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Guideline for Safe and Eco-friendly
Biomass Gasification
Version française
Novembre 2009
Ce projet est cofinancé par la Commission Européenne.
1
GASIFICATION GUIDE
Préface
I. Préface
La gazéification de la biomasse est un procédé prometteur, ayant un fort rendement
énergétique et qui contribue de façon significative à la production d’énergie
renouvelable. Cette technologie doit aller de l’avant et est proche de l’étape de
commercialisation mais son utilisation à grande échelle est retardée pour diverses
raisons. Les experts en gazéification du monde entier ont considéré que les
problèmes relatifs à la Santé, la Sécurité et l’Environnement (Health, Safety and
Environment, noté HSE dans le présent rapport) constituent d’importantes barrières
à la commercialisation de cette nouvelle technologie. Une mauvaise perception et un
manque de connaissance de ces problèmes mènent dans certains cas à leur
négligence, à des procédures longues et compliquées et parfois au simple abandon
de l’initiative. Pour les mêmes raisons, les autorités ont tendance à imposer des
mesures déraisonnables et coûteuses aux usines de gazéification. Un guide HSE
largement accepté pourrait faire tomber cette barrière et ainsi contribuer au
développement d’une technologie sûre et écologique.
Avec le soutient du programme "Intelligent Energy for Europe" (contrat n°EIE-06078) une équipe internationale a développé une méthodologie d’évaluation des
risques simple à appliquer. Ce guide, dont le but est d’œuvrer pour l’utilisation des
"meilleures pratiques" assurant la sécurité des procédés de gazéification, constitue le
principal résultat de ces travaux. L’équipe du projet "Gasification Guide" est
convaincue que l’apport de conseils aux acteurs intervenant aux niveaux de la santé,
la sécurité et l’environnement y contribuera.
L’évaluation des risques relatifs à la gazéification de la biomasse revêt une
importance de plus en plus haute dans le monde entier. Il s’agit d’un moyen efficace
pour identifier les risques liés aux procédés et déterminer les moyens les plus
économiquement rentables pour réduire ces risques. Même si les constructeurs et
exploitants d’usines de gazéification reconnaissent la nécessité de réaliser une
évaluation des risques, la plupart d’entre eux n’ont ni les outils, ni l’expérience et ni
les ressources nécessaires pour réaliser une analyse quantitative des risques.
Le présent guide est basé sur une méthodologie, un savoir scientifique et un bon
sens généralement acceptés. Quand cela est possible, il fait appel à des paramètres
mesurables issus des usines de gazéification existantes ou en phase de construction
ou de développement. Il prend également en compte les pratiques des industries
chimiques et pétrochimiques. Ce guide fournit une vue d’ensemble du sujet et n’est
pas destiné à être complet sous tous les aspects. Certaines affirmations peuvent
soulever des polémiques et sont ouvertes à la discussion. Nous vous serions
reconnaissants de nous faire-part de vos remarques sur les éléments discutables.
L’existence d’un guide pratique sur la gazéification de la biomasse pourra apporter
une aide à divers groupes cibles (constructeurs, opérateurs, scientifiques, autorités
compétentes, consultants et investisseurs) quant à l’évaluation des risques HSE
potentiels, à l’établissement de mesures HSE justes et raisonnables pour la
réduction des risques.
2
GASIFICATION GUIDE
Préface
Remerciements
Les experts du groupe consultatif sont remerciés pour leurs remarques et leurs
suggestions pendant la préparation de ce document.
Des remerciements spéciaux vont à ceux qui ont contribués activement à l’écriture
du guide, à travers les études de cas ou de par leurs réactions, commentaires ou
suggestions.
L’équipe de ce projet désire exprimer leurs remerciements aux personnes suivantes
qui ont contribué sur la base du volontariat au développement du guide et du
logiciel :
Mr. Henrik Flyver Christiansen, Danish Energy Authority, Denmark
Mr. Gerhard Schmoeckel, Bavarian Environmental Agency (LfU), Germany
Mr. Des Mitchell, OGen Ltd, UK
Mr. Luis Sanchez, Eqtec, Spain
Mr. Frédéric Dalimier, Xylowatt, Belgium
Mr. Steve Scott, Biomass Engineering Ltd., UK
Mr. Thomas Otto, TOC, Germany
Mr. Jacques Chaineaux, Ineris, France
Le projet a été réalisé de Janvier 2007 à Décembre 2009 et a été conduit par une
équipe composée des personnes suivantes :
1. Mr J Vos and H Knoef from the BTG biomass technology group, the Netherlands,
[email protected], [email protected], www.btgworld.com
2. Mr M Hauth, Institute of Thermal Engineering, Graz University of Technology,
Austria, [email protected], www.iwt.tugraz.at
3. Mr U Seifert, Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy
Technology, UMSICHT, Germany, [email protected],
www.umsicht.fraunhofer.de
4. Prof. Hofbauer and Mr M Fuchs, Institute of Chemical Engineering Vienna
University
of
Technology,
Austria,
[email protected],
www.vt.tuwien.ac.at
5. Dr L Cusco and L Véchot, Health & Safety Laboratory/HSE, United Kingdom,
[email protected], www.hse.gov.uk/
6. Mr T E Pedersen and RM Hummelshøj, COWI A/S Energy, Denmark,
[email protected], www.cowi.dk
7. Prof. Ivan Ivanov, Safety and Environmental Engineering Laboratory (SEEL),
Technical University of Sofia, Bulgaria, [email protected], www.tu-sofia.bg
8. Subcontractor
Umwelt
+
Energie,
Mr
R
Buehler,
Switzerland,
[email protected]
9. Subcontractor FEE, Mr E Oettel, Germany, [email protected], www.fee-ev.de
Legal Disclaimer:
The sole responsibility for the content of this draft report lies with the authors. It does not necessarily
reflect the opinion of the European Communities. The European Commission is not responsible for
any use that may be made of the information contained therein.
Whilst every effort has been made to ensure the accuracy of this document, the authors cannot accept
and hereby expressly exclude all or any liability and gives no warranty, covenant or undertaking
(whether express or implied) in respect of the fitness for purpose of, or any error, omission or
discrepancy in, this document and reliance on contents hereof is entirely at the user’s own risk.
3
GASIFICATION GUIDE
Table des matières
II. Table des matières
1 Introduction ......................................................................................................... 10
1.1
Objectif ....................................................................................................... 10
1.2
Groupes cibles ........................................................................................... 10
1.3
Champ d’application du guide .................................................................... 10
1.4
Lecture du guide......................................................................................... 11
2 Description de la technologie .............................................................................. 13
2.1
Introduction ................................................................................................ 13
2.2
Stockage, pré-traitement, transport et alimentation du combustible........... 14
2.3
Combustibles auxiliaires et équipements ................................................... 15
2.4
Réacteur de gazéification........................................................................... 15
2.5
Refroidissement du gaz.............................................................................. 16
2.6
Lavage du gaz............................................................................................ 17
2.7
Utilisation du gaz ........................................................................................ 17
2.8
Lavage de l’effluent gazeux (gaz d’échappement) ..................................... 18
2.9
Propriétés du gaz de gazogène relatives aux aspects HSE....................... 18
2.9.1
Composition et propriétés physiques caractéristiques du gaz ............ 18
2.9.2
Niveaux d’explosion et pression.......................................................... 18
2.10 Automatisation et contrôle.......................................................................... 19
3 Cadre juridique pour les technologies de gazéification de biomasse .................. 20
3.1
Introduction ................................................................................................ 20
3.2
Production et mise sur le marché ............................................................... 20
3.3
Construction et exploitation des usines de gazéification de biomasse ....... 23
3.4
Procédure d’obtention de permis pour les usines de gazéification de
biomasse............................................................................................................... 29
3.5
Spécificités des procédures d’obtention de permis pour les usines de
gazéification de biomasse dans les États européens ........................................... 32
3.6
Application des meilleures techniques disponibles et valeurs limites
d’émission ............................................................................................................. 33
4 Aspects théoriques de l’évaluation des risques................................................... 35
4.1
Introduction ................................................................................................ 35
4.2
Vue d’ensemble d’une procédure d’évaluation des risques pour les usines
de gazéification de biomasse................................................................................ 35
4.3
Identification des dangers et conséquences .............................................. 37
4.4
Évaluation des risques ............................................................................... 38
4.5
Mesures de réduction de risques (contre-mesures) ................................... 40
4.6
Documentation de l’évaluation des risques ................................................ 41
4.7
Outil logiciel pour l’évaluation des risques.................................................. 41
5 Dangers potentiels et principes de bonnes pratiques de conception .................. 44
5.1
Introduction ................................................................................................ 44
5.2
Premières considérations relatives à la sécurité ........................................ 45
5.3
Bonnes pratiques d’ingénierie et de fonctionnement.................................. 46
5.3.1
Bonnes pratiques pour la construction des bâtiments de l’usine......... 46
5.3.2
Bonnes pratiques pour les équipements du procédé .......................... 46
5.3.3
Recommandations pour les procédures d’opération et de contrôle .... 50
5.3.4
Précautions supplémentaires.............................................................. 51
5.4
Problèmes liés à la sécurité ....................................................................... 51
5.4.1
Explosion / déflagration....................................................................... 52
5.4.2
Incendie .............................................................................................. 56
4
GASIFICATION GUIDE
Table des matières
5.4.3
Dispersion accidentelle de liquide toxique .......................................... 58
5.4.4
Fuites de gaz toxique (CO, PAH) ........................................................ 59
5.4.5
Erreur humaine ................................................................................... 60
5.5
Normes et Standards ................................................................................. 60
5.5.1
Normes pour l’étanchéité au gaz......................................................... 60
5.5.2
Littérature sur le zonage et les mesures de protection contre les
explosions ......................................................................................................... 61
5.6
Documentation ........................................................................................... 62
5.6.1
Manuel d’opération et de maintenance ............................................... 62
5.6.2
Autres documents ............................................................................... 63
6 Réduction des émissions des usines de gazéification de biomasse ................... 68
6.1
Techniques de réduction d’émissions ........................................................ 68
6.1.1
Stockage du combustible, pré-traitement, transport et alimentation.... 69
6.1.2
Gazogène ........................................................................................... 69
6.1.3
Refroidissement et lavage de gaz ....................................................... 70
6.1.4
Fonctionnement du moteur à gaz et du lavage des gaz d'échappement
70
6.2
Valeurs limites d'émission .......................................................................... 71
6.2.1
Valeur limites d'émission au Danemark .............................................. 71
6.2.2
Valeur limites d'émission en Allemagne .............................................. 72
7 Références.......................................................................................................... 75
5
GASIFICATION GUIDE
Table des matières
III. Abréviations et Définitions
Abréviations
Anglais
Français
ABV
Anti backfiring valve
Vanne anti retour de flamme
ALARP
As Low As Reasonably Practicable
Praticable dans la mesure du
raisonnable
API
American Petroleum Institute
ATEX
ATmosphères EXplosibles (French)
BAT
Best Available Technique
BGP
Biomass Gasifier Plant
CEN
Comité Européen de Normalisation
CHP
Combined Heat and Power
Installation de cogénération
COMAH
COntrol of MAjor accident Hazards
DS
Dansk Standard
Équivalent de la réglementation
Seveso II au Royaume-Uni
Organisme de normalisation Danois
EC
European Community
CE
Communauté Européenne
EEC
European Economic Community
CEE
FMEA
Failure Modes and Effects Analysis
FR
Fire Resistance
Communauté Économique
Européenne
Analyse des modes de défaillance et
des effets
Résistance au feu
HAZID
HAZard IDentification
Identification des Dangers
HAZOP
HAZard and OPerability
HSE
Health, Safety and Environment
IC
Internal Combustion
IPPC
Integrated Pollution Prevention and
Control
INF
Informationshæfte (DK)- [Short note]
Directive 96/61/CE relative « à la
prévention et à la réduction intégrées
de la pollution »
Livret d'information
O&M
Operation and Maintenance
Opération et maintenance
PI
Piping and Instrumentation
PLC
Programmable Logic Controller
API
Automate Programmable Industriel
ppm
parts per million
ppm
Partie par million
PSV
Pressure Safety Valve
RA
Risk Assessment
Évaluation de risques
RP
Recommended Practice
Pratique recommandée
SIL
Safety integrity level
Niveau d'intégrité de sécurité
SME
Small and Medium Enterprises
(KMU in German)
Verein Deutscher Ingenieure
VDI
ATEX
ATmosphères EXplosibles
Meilleure technique disponible
Usine de gazéification de biomasse
CEN
Comité Européen de Normalisation
Santé, Sécurité et Environnement
Schéma tuyauterie et instrumentation
Soupape de sûreté
PME
Petites et Moyennes Entreprises
Association des Ingénieurs Allemands
Définitions
Biomasse: matériau d’origine biologique, à l’exclusion de matériaux subissant des
transformations géologiques et transformés en fossile. (Note: cette définition est la
même que la définition de la biomasse dans CEN TC 335. La biomasse est la seule
source de carbone non fossile)
6
GASIFICATION GUIDE
Table des matières
Gazéification: conversion thermique de matières carbonées en un mélange gazeux
composé de CO, H2, méthane et hydrocarbures légers en association avec CO2, H2O
et N2 en fonction du procédé de gazéification en question.
Gaz de gazogènes (Producer gas) : mélange gazeux issu de la gazéification de
matières organiques, comme la biomasse, à des températures relativement basses
(700 à 1000ºc). Le gaz de gazogène est composé de monoxyde de carbone (CO) et
d’hydrogène (H2), de dioxyde de carbone (CO2) et d’hydrocarbures comme le
méthane (CH4). Le gaz de gazogène peut être utilisé comme gaz carburant dans une
chaudière, dans un moteur à combustion interne produisant de l’électricité ou dans
une installation de cogénération (Combined Heat and Power). La composition du gaz
peut être modifiée par le choix des paramètres de gazéification selon son utilisation
en tant que gaz carburant ou en tant que gaz de synthèse.
Gaz de synthèse: mélange de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrogène (H2) issu
de la gazéification à haute température de matériaux organiques comme la
biomasse. Après l’étape de lavage du gaz, permettant d’en retirer des impuretés
telles que le goudron, le gaz de synthèse peut être utilisé pour la synthèse de
molécules organiques comme le gaz synthétique naturel (synthetic natural gas (SNG
- méthane (CH4)) ou les biocarburants liquides comme de diesel synthétique (via la
synthèse de Fischer-Tropsch).
Écologique: relatif au maintient d’un environnement sain et à la protection des
processus écologiques vitaux. Basé sur une connaissance approfondie et requiert ou
mènera à des produits, procédés, développements, etc., qui sont en harmonie avec
les processus écologiques fondamentaux et la santé de l’être humain.
Déflagration: phénomène d’explosion générant une onde de pression qui se déplace
à une vitesse inférieure à la vitesse du son.
Détonation: phénomène d’explosion générant une onde de pression qui se déplace à
une vitesse supérieure à la vitesse du son.
Marquage CE: un produit muni du marquage CE indique qu'il répond aux normes
européennes de sécurité et de santé l'autorisant à être mis sur le marché. Des
directives européennes énumèrent ces normes minimales. En apposant ce label à un
produit, le producteur déclare que celui-ci répond aux normes de la législation
européenne.
Zonage: les définitions “officielles” des zones 1, 2 et 22 selon la directive 1999/92/EC
sont:
Zone 1 :
Emplacement où une atmosphère explosive, composée d’un mélange
d’air et de substances inflammables (sous forme de gaz, de vapeur ou
de brouillard), est susceptible de se former occasionnellement en
fonctionnement normal.
Zone 2 :
Emplacement où une atmosphère explosive, composée d’un mélange
d’air et de substances inflammables (sous forme de gaz, de vapeur ou
de brouillard), n'est pas susceptible de se former en fonctionnement
normal ou, si elle se présente néanmoins, elle n'est que de courte
durée.
7
GASIFICATION GUIDE
Zone 22 :
Table des matières
Emplacement où une atmosphère explosive sous forme de nuage de
poussières combustibles n'est pas susceptible de se présenter en
fonctionnement normal, ou, si elle se présente néanmoins, elle n'est
que de courte durée.
Note: Les catégories telles que "II2G" font référence à la qualité des équipements et
ne doivent pas être confondues avec les zones de classification.
8
GASIFICATION GUIDE
Table des matières
Termes pour "Autorisation" et "Déclaration"
Les termes officiels et les synonymes pour "autorisation (permis)" et "déclaration" (au
regard des installations classées) sont listés ci-dessous pour les différents pays de
l’Union Européenne.
Pays
Autorisation / Permis
Déclaration
Autriche
Bewilligung
Belgique
permis (d'environnement) /
(milieu) vergunning
déclaration /
aangifte
Danemark
godkendelse
anmeldelse
France
autorisation
déclaration
Allemagne
Genehmigung, Erlaubnis,
Bewilligung, Zulassung
Anzeige, Anmeldung
Irlande
licence, permit, permission
Italie
autorizzazione
comunicazione
Pays Bas
vergunning (wet milieubeheer)
aangifte
Espagne
autorización
notificación
Suède
tillstånd
anmälan
Suisse
Bewilligung, (Plan-)
Genehmigung
Anzeige, (Emissions-)
Erklärung
Royaume Uni
(Angleterre et
Pays de Galles)
authorisation, permit, license,
(planning) consent
notification, déclaration
Bulgarie
9
GASIFICATION GUIDE
Introduction
1 Introduction
1.1 Objectif
L’objectif du projet "Gasification Guide" est d’accélérer la pénétration du marché des
systèmes de gazéification de la biomasse de petite échelle (< 5 MW) par le
développement d’un Guide, d’un outil logiciel permettant une évaluation simple et
facile des risques HSE ainsi que de recommandations pour franchir les barrières.
Le guide peut être aussi utilisé pour la modification ou la conversion de centrales
thermiques âgées dans les pays de l’Europe de l’Est, riches en en ressources de
type biomasse, en nouvelles usines de gazéification.
L’objectif de ce document est d’assister les groupes cibles lors de l’identification des
dangers potentiels et la réalisation d’évaluation de risques. L’outil logiciel constitue
une aide supplémentaire à l’évaluation des risques.
1.2 Groupes cibles
Pendant le cycle de développement et d’implémentation d’une usine de gazéification
de biomasse, différentes organisations, instituts, industries et/ou entités privées sont
impliquées à certaines étapes. Les intervenants incluent : développeur de projets,
ingénieurs, autorités de régulation, autorités en charge de la délivrance
d’autorisation, investisseurs, consultants, constructeurs et opérateurs. En principe,
tous appartiennent aux groupes cibles. De plus, les membres des communautés
accueillant une usine et les décideurs politiques peuvent aussi jouer un rôle clé.
Les vues et les besoins de ces groupes cibles concernant la technologie de
gazéification peuvent être différentes. Dans certains cas, il peut même y avoir des
conflits d’intérêts entre les membres des groupes cibles, par exemple entre
l’utilisateur final et l’autorité en charge de la délivrance de permis. Il existe plusieurs
groupes cibles majeurs pour la mise en oeuvre et la commercialisation de cette
technologie :
 Constructeurs,
 Opérateurs, techniciens et propriétaires d’usines,
 Autorités en charge de la délivrance de permis,
 Investisseurs ou conseillers des investisseurs, et
 Spécialistes en santé, sécurité et environnement (spécialistes HSE)
1.3 Champ d’application du guide
Ce guide se veut être un outil d’apprentissage et une ressource documentaire pour
les employeurs et les employés pour la conception, la construction, l’exploitation et la
maintenance des usines de gazéification de biomasse. Le champ d’application de ce
guide est limité par les éléments suivants :
Il a été décidé que la taille maximale des usines traitées par ce guide est
d’environ 1 MW e. La raison en est que les plus grosses entreprises ont
normalement des normes de sécurité déjà mise en place;
Cela signifie que le guide s’adresse uniquement aux gazogènes à lit fixes.
Cependant, la plupart des chapitres de ce guide sont également valides pour
10
GASIFICATION GUIDE
Introduction
d’autres types de gazogènes ou même d’autres types de procédés de conversion
thermique.
L’utilisation de biomasse contaminée (déchets) ne s’inscrit pas dans le champ
d’application de ce guide.
La technologie de gazéification de la biomasse est assez complexe et les usines de
gazéification doivent se conformer à diverses directives Européennes et
réglementations nationales. Les différentes étapes du procédé et les aspects HSE
dans une usine de gazéification typique sont illustrés sur la figure 1.1. Chaque étape
du procédé doit être considérée avec attention au regard des dangers HSE pendant
les étapes de planification, ingénierie, construction et fonctionnement. Dans ce
guide, une attention moins importante a été portée aux moteurs à gaz, ces derniers
étant disponibles sur le marché avec certification CE et Déclaration de Conformité.
Exhaust gas
to Chimney
Process Automation
Gas
Utilization
Flare
Biomass
Gas
Cooling
Gas
Cleaning
Gas fired
Boilers
Agents
(air, oxygen,
steam etc.)
Heat
to District Heating
Gas Engine
Gasifier
Heat
Dusts
Generator
Int. Demand
Power
to Local Grid
Condensates
Waste Water
&
Condensates
Waste
Water
Treatment
Ash
Dusts/Ash
Sludge
to Disposal
to Disposal
to Disposal
Waste Water
to Canalisation or
Disposal
Figure 1.1 : Aspects Santé, Sécurité et Environnement à considérer dans une usine de
gazéification de biomasse
Dans ce guide, les étapes et les composantes du procédé de gazéification suivantes
sont traitées :
Stockage et manutention du combustible sur site
Transport du combustible et alimentation
Réacteur de gazéification (gazogène)
Conditionnement du gaz (lavage et refroidissement)
Utilisation du gaz (moteur à combustion)
Automatisation et contrôle
Auxiliaires et équipements
1.4 Lecture du guide
Le guide comprend quatre chapitres majeurs qui peuvent être lus séparément sans
avoir connaissance des chapitres précédents.
Le chapitre 2 donne brièvement une description générale de la technologie de
gazéification.
Le chapitre 3 offre une vue d’ensemble des principaux problèmes relatifs aux cadres
légaux pour la délivrance de permis et l’exploitation de l’usine. Ces cadres légaux
11
GASIFICATION GUIDE
Introduction
connaissant une évolution, la description donnée dans ce guide est basée sur la
situation actuelle.
Le chapitre 4 explique la théorie sur laquelle sont basées les méthodes d’évaluation
de risques et les mesures de réduction de risques.
Le chapitre 5 constitue le cœur de ce guide et donne des exemples pratiques relatifs
aux principes de conception, de fonctionnement et de maintenance de l’usine.
Le chapitre 6 décrit les meilleures techniques actuellement disponibles utilisées dans
les usines de gazéification de biomasse pour la réduction d’émissions.
Les informations suivantes peuvent être téléchargées sur le site internet du projet,
www.gasification-guide.eu :
1. Logiciel “Risk Analyzer” pour une évaluation facile des risques dans les usines de
gazéification de biomasse. Le logiciel est en JavaScript. Le manuel d’utilisation
associé peut également être téléchargé.
2. Checklist pour permettre aux autorités en charge de la délivrance de permis de
réaliser une évaluation rapide des risques.
3. Plusieurs rapports complets qui sont des produits délivrables du projet.
12
GASIFICATION GUIDE
Description de la technologie
2 Description de la technologie
2.1 Introduction
Ce chapitre fournit une rapidevue d’ensemble des différentes étapes du procédé de
gazéification mises en œuvre dans les usines de gazéification de biomasse
(Biomass Gasification Plant, nommée BGP dans ce guide). Il constitue une version
condensée d’un rapport sur la description de la technologie de gazéification (produit
livrable Deliverable 8: Biomass gasification – State of the art description), où une
description plus détaillée est réalisée sur les points suivants :
Informations générales (ex. bases de conception, informations sur les
émissions d’usines, etc),
Détails de la technologie (ex. description fondamentale de la technologie de
base),
Problèmes majeurs relatifs à la santé, la sécurité et l’environnement.
La gazéification de la biomasse couplée à un moteur à gaz convient particulièrement
à l’utilisation décentralisée de la biomasse et à la production d’électricité par
cogénération de haute efficacité. La figure 2.1 présente un diagramme simplifié d’une
usine de gazéification avec ses principaux composants, ce qui permet de décrire et
de classifier le procédé.
L’alimentation du réacteur de gazéification en combustible est normalement réalisée
à travers une ouverture étanche au gaz (air) (à l’exception des gazogènes ouverts)
grâce à un système de convoyage adapté. La conversion du combustible en gaz de
gazogènes a lieu dans le réacteur de gazéification, où sont réalisées les étapes de
conversion thermochimiques de séchage, de pyrolyse, d’oxydation partielle, de
réduction ainsi que de formation de cendres. Pour des unités relativement petites –
dans le champ d’application de ce guide – l’air est normalement utilisé comme agent
de gazéification.
Fuel
supply/
storage
Gasifier
Gas cooling &
Gas cleaning
Gasutilisation
exemplarily configuration
Process Automation System
- biomass storage
- utilities storage
- intermediate storage
of gasification
residues
- conveying
technology
- input units or rotary
valves, vibro
conveyor etc.
- fixed bed gasification
- fluidized bed
- gasification utilities
(water vapour,
air, additives)
- gasification
boundaries
(pressurised,
atmospheric)
- cyclone
- gas engine
- bag house
- gas turbine
- filtering
- micro gas turbine
- wet dedusting/
cleaning
- synthetic fuel
applications
- residues treatment
- etc.
- etc.
Figure 2.1: Chaîne de procédé typique d’une usine de gazéification de biomasse en
cogénération
Le gaz de gazogène quitte le réacteur à température élevée (600-800 °C) avec un
pouvoir calorifique et une quantité de polluants donnés. Dans les étapes suivantes
13
GASIFICATION GUIDE
Description de la technologie
du procédé, la chaleur sensible contenue dans le gaz de gazogène peut être utilisée
pour les besoins du procédé lui-même tels que le séchage du combustible ou pour
les besoins en chauffage des installations à proximité (habitations…). Diverses
techniques de lavage et de refroidissement du gaz de gazogène demandent à ce
que celui-ci soit soumis à un séchage (à chaud) et/ou une épuration par voie humide
pour obtenir les spécifications requises par le moteur à gaz. Remarque : dans le cas
d’une épuration par voie humide, il arrive souvent que cette chaleur sensible ne
puisse pas être utilisée.
Pendant le fonctionnement d’une usine de gazéification, il existe un important niveau
de danger associé à la production et la consommation d’un mélange de gaz
potentiellement explosif, toxique et combustible. Le gaz de gazogène et les résidus
(cendres, liquides, effluents gazeux) peuvent présenter les dangers/risques
suivants :
Le gaz de gazogène et ses résidus (cendres, liquides et gaz d’échappement)
peuvent présenter les dangers/risques majeurs suivants :
Explosion et/ou incendie
Dommages à la santé humaine (empoisonnement, suffocation, bruits,
surfaces chaudes, incendie et explosion)
Pollution de l’environnement et des environs de l’usine
Des mesures appropriées doivent être prises pour contrer ces effets nuisibles. Ces
mesures seront nécessaires pour se conformer aux conditions préalables à
l’introduction réussie sur le marché d’une technologie de gazéification de la
biomasse à la fois sûre et écologique.
2.2 Stockage, pré-traitement, transport et alimentation du
combustible
Le stockage, le pré-traitement et le transport du combustible peuvent avoir une
influence sur la qualité du combustible (ex. séchage pendant le stockage), ainsi que
sur le procédé de gazéification (qualité du gaz de gazogène, la chaleur et la
puissance produite, etc.). Le combustible est normalement stocké séparément dans
un bâtiment adjacent au bâtiment abritant le gazogène. Dans la plupart des cas, le
choix de la taille du bâtiment de stockage se fait en fonction de la capacité à
maintenir l’usine en fonctionnement pendant deux à trois jours (prise en compte du
week-end) sans livraison de combustible. Le combustible est transporté du bâtiment
de stockage à la section de prétraitement. Les principales technologies disponibles
pour satisfaire les besoins des systèmes de gazéification sont les technologies de
séchage, de dimensionnement ou de compactage, dépendant de l’origine de la
biomasse. Après le prétraitement, le combustible peut être transporté vers une
trémie (bunker) de stockage quotidien. Les moyens de transport et de convoyage les
plus communs sont les transporteurs à vis et les courroies transporteuses. Le
combustible est ensuite transporté de la trémie de stockage (bunker) vers le système
d’alimentation du réacteur, qui est souvent équipé d’un système de dosage. Le
convoyeur du combustible peut avoir des fonctions intégrées telles que criblage,
ceinture magnétique, extraction de contaminants et de corps étrangers et système
de séchage. L’alimentation elle-même est habituellement réalisée grâce à un
transporteur à vis à vitesse variable et une trémie à sas à double organe de
fermeture ou une vanne rotative.
14
GASIFICATION GUIDE
Description de la technologie
Un aspect important de l’étape d’alimentation consiste à éviter toute fuite de gaz de
la section d’alimentation et/ou l’entrée d’air. Des systèmes anti-retour de flamme
peuvent être utilisés ou une purge au gaz inerte peut être réalisée pour éviter le
risque de formation d’atmosphère explosive. La séparation physique du stockage de
combustible et du gazogène peut également minimiser les risques potentiels
d’incendie.
2.3 Combustibles auxiliaires et équipements
L’utilisation de certains combustibles/milieux auxiliaires et équipements peut être
requise pendant le fonctionnement et les opérations de maintenance pour assurer un
fonctionnement stable de l’usine. Quelques exemples sont donnés dans le tableau
2.1.
Tableau 2.1: Exemple de milieux auxiliaires
Milieu
Gaz naturel / Gaz propane
Biodiesel
Huiles d’origine biologique
Azote
Eau, Vapeur d’eau
Air et Air comprimé
Électricité
Fonction
Allumage auxiliaire, ex. mis en marche
Allumage auxiliaire, moteur à gaz à injection pilote
Lubrifiants, émulsions de lavage
Fluide d’inertisation, Fluide de purge
Agent gazéifiants, fluide de refroidissement
Agent gazéifiant, Fluide pour systèmes
d’actionnement
Surpresseurs, convoyeurs, ventilateurs, etc.
2.4 Réacteur de gazéification
La conversion thermochimique de la biomasse solide en gaz de gazogène brut a lieu
dans un réacteur de gazéification (gazogène). À petite échelle, les gazogènes de
type contre courant ou co-courant sont le plus souvent utilisés, voir la figure 2.2. La
séquence des étapes de conversion de la biomasse, à savoir séchage, pyrolyse,
oxydation partielle et réduction, dépendent du type de gazogène. Récemment, des
approches conceptuelles ont été développées et mises en œuvre dans lesquelles les
différentes zones (étapes) sont physiquement séparées, principalement pyrolyse et
oxydation partielle. La raison principale de cette séparation est l’optimisation de
chaque étape et la réduction de la production de goudron. À la sortie du gazogène, le
gaz contient les produits désirés et les sous-produits :
Produits désirés : gaz permanents (H2, CO, CH4, CO2, N2) et cendres
contenant une faible quantité de résidus carbonés
Produits non désirés : particules, poussières, suie, polluants inorganiques
(métaux alcalins) et organiques (goudrons ou hydrocarbures aromatiques
polycycliques)
15
GASIFICATION GUIDE
Description de la technologie
Figure 2.2: Configurations typiques de gazogènes à petite et moyenne échelle (gazogènes à
tirage par le haut, à tirage par le bas, « double fire », à deux étages)
2.5 Refroidissement du gaz
Le but du refroidissement du gaz est de diminuer la température du gaz à un certain
niveau pour permettre :
le traitement du gaz de gazogène (par ex. le nettoyage du gaz par utilisation
de filtres à manches),
l’utilisation du gaz de gazogène dans un moteur à gaz ; le refroidissement
permet l’augmentation de la densité d’énergie du gaz.
Il est recommandé de récupérer la chaleur sensible du gaz pour alimenter en
énergie:
le procédé lui-même (production de vapeur, énergie de vaporisation, etc.),
les installations à proximité (habitations …).
En fonction de la configuration du procédé, illustré sur la figure 2.1, la température du
gaz de gazogène peut être diminuée à différentes étapes (tableau 2.2).
Tableau 2.2: Exemples de niveaux de température typiques fournis par le refroidissement du
gaz
Gamme de température
600-800 °C
90-250 °C
90-400 °C
Proche de l’ambiante
Étape du procédé
cyclone, filtre céramique
Filtres en tissu
Lavage du gaz (scrubber), refroidissement final
Moteur à gaz
Remarque : dans le cas où des filtres à manche en tissu sont utilisés, la présence de
goudron et le point de rosée de l’eau doivent être pris en compte. Le point de rosée
correspond à la température à laquelle la vapeur commence à se condenser. Ce
16
GASIFICATION GUIDE
Description de la technologie
phénomène doit être évité car il peut entraîner l’obstruction des filtres et par
conséquent une chute de pression plus importante.
2.6 Lavage du gaz
Le lavage de gaz est requis pour satisfaire les spécifications choisies par les
constructeurs de moteur à gaz, même sous des conditions variables tels que le débit
de gaz, la composition du gaz, le degré de contamination, etc. Les principaux
contaminants contenus dans le gaz de gazogène sont des particules de matière
(suie, poussières) et du goudron. D’autres impuretés peuvent être présentes telles
que l’ammoniac (qui sera converti en NOx dans le moteur à combustion), HCl, H2S,
alcalins, et acides, tous dépendants des caractéristiques du procédé, du combustible
et du type de gazogène. Les dispositifs de lavage de gaz secs et/ou humides
suivants sont utilisés (ou une combinaison) :
Cyclone - dépoussiérage primaire (précédent le refroidissement du gaz)
Filtres à gaz chaud - dépoussiérage de poussières fines (précédant le
refroidissement du gaz)
Filtres à manche - dépoussiérage de poussières fines (suivant le
refroidissement du gaz)
Autres filtres (filtres à lit de sable, lit à charbon actif)
Scrubbers – retrait du goudron et des poussières par un milieu liquide (eau,
huile, émulsion)
2.7 Utilisation du gaz
Ce guide est destiné aux usines de gazéification de petite échelle produisant de la
chaleur et de l’électricité (cogénération). L’utilisation de moteurs à combustion
implique un conditionnement du gaz issu de la biomasse, les paramètres requis étant
déterminés au préalable par les spécifications du moteur (température quasi
constante du gaz de gazogène, pouvoir calorifique suffisant, degré de pureté,
humidité et pression d’alimentation du moteur). Les moteurs à combustion sont des
produits commerciaux, ce qui signifie que le constructeur de gazogène doit se
conformer aux normes requises par le fournisseur de moteur à combustion. Il existe
quelques cas connus pour lesquels les fournisseurs de moteur à combustion ont
adapté ceux-ci à l’utilisation de gaz de gazogène issus de la biomasse.
Les problèmes HSE les plus importants qui doivent être considérés ici sont les
effluents gazeux. Les produits de la combustion incomplète du gaz de gazogène ou
du phénomène de "gas slip" (majoritairement CO et CxHy) ainsi que les produits issus
des réactions entre l'azote (de l'air ou du combustible) et l'oxygène de l'air (formant
des NOx) nécessitent l’utilisation d’un système secondaire de traitement de gaz pour
atteindre les valeurs limites d’émission. Les dispositifs intégrés aux moteurs pour
minimiser la concentration de polluant dans les effluents gazeux sont en effet
insuffisants. Le traitement des gaz par des techniques diverses faisant appel aux
convertisseurs catalytiques ou aux techniques de post-combustion, qui garantissent
la conformité aux valeurs limites d’émission, est en principe possible. Les données
sur efficacité à long terme et la durée de vie des convertisseurs catalytiques ne sont
pas disponibles de nos jours. Leur durée de vie dépend considérablement des
poisons catalytiques (métaux lourds, substances alcalines, etc.) qui réduisent en
partie, et très rapidement, l’activité de la couche de catalyseur.
17
GASIFICATION GUIDE
Description de la technologie
2.8 Lavage de l’effluent gazeux (gaz d’échappement)
Suivant les spécifications en matière d’émission de gaz, l’effluent gazeux doit être
exempt de grandes quantités de CO, CxHy, NOx ou de particules. L’abondance de
ces derniers est dépendante du niveau d’oxygène dans l’effluent gazeux. Certains
moteurs fonctionnent avec un mélange pauvre, correspondant à une quantité
d’oxygène relativement élevé, pour réduire l’émission de CO.
Il existe très peu de données détaillées sur la composition des effluents gazeux. La
concentration de benzène (C6H6) est récemment apparue comme étant
problématique mais aucune solution n’a encore été apportée.
2.9 Propriétés du gaz de gazogène relatives aux aspects HSE
2.9.1 Composition et propriétés physiques caractéristiques du gaz
Les gazogènes de petite échelle utilisent en général l’air comme agent de
gazéification. La composition du gaz de gazogène correspondant est donc différente
de celles du biogaz et du gaz naturel. Les principales caractéristiques du gaz de
gazogène sont présentées dans le tableau 2-3.
Tableau 2.3: Comparaison des caractéristiques du gaz de gazogène, du biogaz et du gaz
naturel
Paramètre
CO (vol %)
H2 (vol %)
CH4 (vol%)
CO2 (vol %)
N2 (vol%)
Pouvoir calorifique (MJ/Nm 3)
Limite explosive (vol%)
Ratio air/gaz
Gaz de gazogène
12-20
15-35
1-5
10-15
40-50
4.8-6.4
5-59
1.1-1.5
Biogaz
<1
<1
50-75
20-50
<1
18-26
8-18
5-7.5
Gaz naturel
<0.5
<0.5
90-99
<1
<1
35
4.5-15
10
2.9.2 Niveaux d’explosion et pression
L’analyse des gaz présentée ci-dessous provient d’une usine de gazéification à deux
étages. La première étape est l’évaporation et la pyrolyse de copeaux de bois par
chauffage indirect. La deuxième étape est la pyrolyse de gaz par chauffage direct via
des produits de combustion.
18
GASIFICATION GUIDE
Description de la technologie
Tableau 2-4 : Un exemple des niveaux d’explosion et de pressions :
Composition du gaz
CO2 (mole/mole)
CO (mole/mole)
H2O (mole/mole)
H2 (mole/mole)
CH4 (mole/mole)
N2 (mole/mole)
Goudrons (mole/mole)
Masse molaire (kg/kmol)
Combustion stœchiométrique
mole air/ mole gaz
Limite Inférieure d’explosivité – LIE
Limite Supérieure d’explosivité - LSE
Pression de déflagration (température
initiale de 15°C) (barg)
Température de flamme (température
initiale de 15°C) (°C)
Pression de déflagration (température
initiale de 500°C) (barg)
Température de flamme (température
initiale de 500°C) (°C)
Gaz de pyrolyse
(1ère étape)
0.15
0.15
0.46
0.13
0.07
0.00
0.04
24.3
3.00
Gaz de production
(2nde étape)
0.13
0.09
0.29
0.22
0.01
0.23
0.02
22.3
1.59
0.104
0.395
6.6
0.12
0.62
6.1
1695
1575
3.4
2.5
2480
1820
2.10 Automatisation et contrôle
Dans les conditions économiques actuelles, une usine de gazéification se doit être
pleinement automatisée, permettant ainsi un fonctionnement sans intervention
humaine. Une automatisation totale présente l’avantage de permettre l’insertion de
procédures de sécurité dans le système de contrôle automatisé. De manière
générale, toute usine a recours à des systèmes d’automatisation et de contrôle. Pour
les installations de petite échelle, ces systèmes sont relativement coûteux. Les
dispositifs suivants sont le plus souvent automatisés :
Alimentation en combustible (contrôleur de vitesse de rotation, ou ouverture
de vanne)
Niveau du combustible dans le gazogène
Alimentation en oxygène du gazogène (lié à l’alimentation en combustible)
Séquence de nettoyage des filtres (dépend de la chute de pression)
Ratio air/gaz dans le moteur à combustion
19
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
3 Cadre juridique pour les technologies de gazéification
de biomasse
3.1 Introduction
La planification, la construction, la mise en service, et le fonctionnement d’une usine
de gazéification sont des activités soumises à des réglementations européennes et
nationales. Pour déterminer le cadre juridique applicable aux petites et moyennes
usines de gazéification de biomasse, il est utile de faire une distinction entre les
réglementations qui s’appliquent à leur conception et construction (tels que les
produits destinés au marché européen) et les réglementations qui s’appliquent à leur
propriété et leur exploitation. En termes plus simples, il s’agit de distinguer les
devoirs des constructeurs de ceux des exploitants.
Les bases légales sous-jacentes sont différentes pour les deux parties. Alors que le
cadre juridique régissant la sécurité des produits placés sur le marché est plutôt
homogène à travers l’Europe, le cadre juridique régissant l’exploitation montre de
nombreuses variations selon les États membres de l’Union européenne. L’objectif de
ce chapitre est de donner une vue d’ensemble générale des cadres juridiques qui
s’appliquent aux usines de gazéification de biomasse, tant du point de vue
constructeur que du point de vue exploitant. Une attention particulière est portée aux
aspects santé, sécurité et environnement (HSE).
L’identification des dangers et l’évaluation des risques font partie des exigences
légales relatives à ces aspects et doivent être réalisées par le constructeur et
l’exploitant.
3.2 Production et mise sur le marché
Les obligations des constructeurs d’usine de gazéification relatifs aux aspects HSE
proviennent des directives européennes en accord avec l’Article 95 du Traité de la
Communauté européenne, qui définit les obligations essentielles relatives à la santé
et la sécurité auquel doit se conformer un produit destiné au marché européen. Les
directives qui peuvent être applicables aux usines de gazéification sont listées dans
le tableau 3.1.
Ces Directives ont en commun d’exiger la conformité avec un certain nombre
d’obligations relatives à la santé et la sécurité. Les spécifications techniques des
produits se conformant à ces obligations sont inscrites dans des standards
harmonisés. L’application de standards, quíls soient harmonisés ou non, relève du
volontariat, et les constructeurs peuvent toujours appliquer d’autres spécifications
techniques pour se conformer à ses obligations.
De plus amples informations sur les directives relatives à la Nouvelle Approche et sur
les standards harmonisés sont disponibles sur le site suivant :
http://www.newapproach.org/Directives/DirectiveList.asp
Il est demandé aux constructeurs d’évaluer et de déclarer la conformité de leurs
produits. Ceux-ci peuvent choisir différentes procédures d'évaluation proposées dans
la (les) directive(s) applicable(s).
20
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Tableau 3.1: Directives européennes (donnant lieu à la certification CE) applicables aux usines
de gazéification de la biomasse
Directive: Référence, Champ d'application
Examples of application (BGP equipment)
73/23/CEE : Directive Basses Tensions
[2006/95/CE]
Équipements électriques, systèmes d’entraînement,
systèmes de contrôle, générateurs
89/336/EEC : Directive Compatibilité
Électromagnétique [2004/108/CE]
Équipements électriques, systèmes d’entraînement,
systèmes de contrôle
98/37/EC: Directive Machine [2006/42/CE]
Systèmes d’entraînement, pompes, surpresseurs,
éléments mobiles, moteurs à gaz, système
d’alimentation en combustible, système d’extraction de
cendres
94/9/CE: Directive ATEX (ATmosphères
EXplosibles)
Surpresseurs , appareils de mesure, Arrête flammes
97/23/CE: Directive Équipement Sous
Pression
Échangeur de chaleur/chaudière, Système à air
comprimé
2000/14/CE: Évaluation et gestion du bruit
dans l’environnement
Courroies transporteuses
Il est évident que certaines parties d’une usine de gazéification entrent dans le
champ d’application des directives listées dans le tableau 3.1. La question qui se
pose parfois est de savoir si l’usine de gazéification en tant qu’entité se trouve dans
le champ d’application d’une de ces directives et par conséquent requiert une
certification CE ainsi qu’une évaluation et déclaration de conformité de l’usine dans
son ensemble. Ce problème est aussi traité dans le Deliverable D6 ("Listing of
actions to harmonise the legal frame for biomass gasification"), disponible sur le site
internet du projet Gasification Guide.
La citation suivante extraite du guide européen sur les directives de la Nouvelle
Approche peut fournir quelques éléments à ce sujet :
« Il incombe au fabricant de vérifier si son produit entre ou non dans le champ
d’application d’une directive.
Lorsqu’un produit se compose de plusieurs produits et pièces, chaque produit ou
pièce qui le compose doit être conforme aux directives applicables, ce qui n’est pas
toujours le cas pour le produit dans son ensemble. … Une analyse au cas par cas
s’impose lorsqu’il faut que le fabricant décide si le produit composé de plusieurs
produits et pièces doit être considéré comme un produit fini. »1
Un constructeur d’usine de gazéification devra identifier les éléments ou les
équipements constitutifs de l’usine de gazéification qui sont couverts par les
directives de la Nouvelle Approche. Il devra également pouvoir fournir les
1
Guide relatif à la mise en application des directives élaborées sur la base des dispositions de la
nouvelle approche et de l’approche globale, Commission Européenne, Luxembourg, 2000
21
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
certifications CE et les déclarations de conformité (DoC) de ces équipements. Le
constructeur peut choisir d’installer ces équipements issus d’un tiers fournisseur qui
détient déjà la certification CE et les déclarations de conformité.
Il n’est pas demandé au constructeur de produire une déclaration de conformité
globale pour une usine de gazéification de biomasse dans son ensemble. Il doit en
revanche fournir des notices d’utilisation, éventuellement sous forme de manuels
d’instructions, qui couvrent tous les dangers que présente l’usine, les dispositifs de
protection et les précautions à prendre pour un fonctionnement en toute sécurité, y
compris pendant les opérations de mise en route, d’arrêt de production et de
maintenance.
Des discussions entre experts de différents pays européens ont révélé qu’il existe
des différences d’interprétations en ce qui concerne l’application de certaines des
Directives listées dans le tableau 3.1 et les conséquences de leur application.
Concernant l’application de la Directive Machine, le fait de considérer l’usine de
gazéification de biomasse comme un assemblage de machines (nécessitant ainsi
une déclaration de conformité pour cet assemblage selon la Directive Machine), a fait
l’objet de discussions. Un argument en faveur de cette approche réside dans le fait
que l’évaluation de risque selon la Directive Machine recouvre différents types de
dangers : ex. dangers mécaniques et électriques, températures extrêmes, incendies,
explosions, bruits, vibrations et émissions de substances dangereuses.
Par ailleurs, il a été avancé que les obligations générales en termes de sécurité et de
responsabilité du produit requièrent déjà une analyse des dangers et une évaluation
de risque complètes de la part du constructeur, sans nécessairement soumettre le
produit entier à une seule directive Nouvelle Approche. De plus, selon le document
‘Comments on Directives 98/37/EC2 publié par la commission Européenne "… il n’y a
aucun intérêt, par exemple, à étendre la Directive Machine aux usines industrielles
entières, telles que les centrales électriques". Par conséquent, l’application des
procédures d’identification des dangers à la machinerie (ex. selon la norme
Européenne EN 1050/EN 14121-1), peut être considérée comme une solution viable
pour les usines de gazéification de biomasse, sans pour autant classer l’usine
entière comme "machine" (ou assemblage de machines) ni émettre une Déclaration
de conformité pour l’usine entière.
Le fait de classer comme appareil à pression, selon la Directive "Équipements sous
pression", un équipement qui peut être pressurisé à plus de 0.5 bar suite à une
explosion interne, demeure un point de discussion. Cela soulève également des
2
http://ec.europa.eu/enterprise/mechan_equipment/machinery/guide/guide_en.pdf
22
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
questions relatives aux spécifications à appliquer pour un tel équipement3. Il semble
que cela soit encore un problème à résoudre par les instances compétentes au
niveau européen. Une présentation plus approfondie de ce problème est disponible
dans le Deliverable D6 ("Listing of actions to harmonise the legal frame for biomass
gasification"), qui est disponible sur le site Internet du projet "Gasification guide".
Les usines de gazéification de la biomasse, comme définies dans ce guide, sont
supposées utiliser des équipements professionnels et être exploitées à une échelle
commerciale. Il est envisageable, cependant, que les développements futurs des
usines de gazéification puissent donner le jour à des équipements qui peuvent être
utilisés beaucoup plus facilement, ce qui rendrait possible l’utilisation alternative des
usines de gazéification en tant qu’équipement standard de production de chaleur
accessible aux consommateurs.
Il serait ainsi nécessaire dans le futur d’appliquer la Directive relative à la sécurité
générale des produits 2001/95/CE aux usines de gazéifications si celles-ci sont
destinées à, ou peuvent potentiellement, être utilisées par des consommateurs. Les
obligations en terme de santé et de sécurité requises pour les produits destinés à la
consommation sont généralement plus exigeantes que celles requises pour les
produits destinés à un usage commercial.
3.3 Construction et exploitation des usines de gazéification de
biomasse
La construction et l’exploitation d’une usine de gazéification de biomasse sont
soumises à l’application de diverses réglementations ayant un impact sur la
conception (design) de l’usine et son mode de fonctionnement.
Les domaines qui apparaissent comme les plus importants en matière de protection
de l’environnement et de risques professionnels ont été listés dans le tableau 3.2 cidessous.
Le tableau 3.2 peut être utilisé comme une check-list pour déterminer les obligations
légales qui peuvent être applicables à une usine de gazéification dans un État de
l’Union européenne. Les réglementations se rapportant aux domaines listés dans le
tableau 3.2 doivent être déterminées individuellement pour les usines de
gazéification. Il est recommandé de consulter en amont les autorités compétentes
pour identifier les réglementations et les procédures à appliquer.
3
Pour les équipements résistants aux explosions, les principes de conception et de test ont été
spécifiés dans la norme EN 14460. Cette norme se trouve dans la liste de normes harmonisées par
rapport à la Directive ATEX 94/9/EC, mais, pas par rapport à la Directive Équipement Sous Pression.
23
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Tableau 3.2: Domaines juridiques applicables à la construction, la mise en service et
l’exploitation des usines de gazéification de biomasse
Sujet principal
Sujet
Applicabilité aux usines de gazéification de
biomasse
Impact
Environnemental
Obligation d’obtention de
permis (Integrated pollution
prevention and control)
Bien que les usines de gazéification de biomasse
ne soient pas dans le champ d’application de la
directive IPPC, les réglementations nationales
peuvent exiger des permis intégrés ou des
permis spéciaux. Cf. Tableau 3.3
Étude d’impact
environnemental (EIA)
Les usines de gazéification de biomasse peuvent
être classées parmi les développements qui
nécessitent la réalisation d’une étude d’impact
environnemental.
Émissions atmosphériques :
gaz, poussières, odeurs
Émissions en fonctionnement normal de moteurs
à gaz, torchères ou stockages; le démarrage et
l’arrêt peuvent également engendrer des
émissions
Émissions sonores
Bruit venant des équipements (moteur à gaz,
surpresseurs, dispositifs de refroidissement), de
la manutention des matériaux, et des véhicules
Risques majeurs
Peut devenir applicable si de grandes quantités
de substance dangereuses sont stockées sur site
Production et Traitement des
déchets
Les déchets peuvent inclure les cendres, le
goudron, et les solvants de nettoyage
contaminés :
Une attention spéciale est requise en cas de
recirculation d’intermédiaires (ex. goudrons issus
du système de lavage de gaz)
Déversement d’eaux usées
Les eaux de procédé peuvent nécessiter un
traitement spécial pour pouvoir être déversées
dans les égouts
Manipulation de substances
dangereuses pour l’eau /
protection des plans d’eau
Goudron, solvants de nettoyage, produits pour
traitement d’eau ;
Utilisation d’eau de refroidissement
Protection du sol
Goudron, solvants de nettoyage, produits pour le
traitement des eaux
Risques professionnels,
général
Évaluation des risques, mesures de protection,
procédures de fonctionnement, équipement de
protection individuelle, procédure d’urgence
Substances dangereuses pour
la santé
Intermédiaires : gaz de gazogène (CO), goudron,
manipulation de produits chimiques utilisés dans
l’usine, ex. solvants de nettoyage, produits de
traitement des eaux, agents biologiques
(stockage du combustible)
Risques d’incendie et
explosion, protection contre
l’explosion
Gaz de gazogène inflammable; précautions
spéciales pour la mise en marche et l’arrêt du
gazogène ; Identification des lieux où peuvent se
former des atmosphères explosives
(classification en zone)
Installations sujettes à la
surveillance
Une surveillance spéciale peut être requise pour
certains types d’équipements et installations
Risques
professionnels
24
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Tableau 3.2 (suite)
Sujet principal
Sujet
Applicabilité aux usines de gazéification de
biomasse
Risques
professionnels
Appareil à pression
Obligations concernant l’installation, la
maintenance et les contrôles périodiques
Équipements électriques
Obligations concernant l’installation, la
maintenance et les contrôles périodiques
Équipements de travail
Obligations concernant l’installation, la
maintenance et les contrôles périodiques
Énergies renouvelables et
biomasse
Conséquences possibles de la conception de
l’usine, type de matière première, et mode de
fonctionnement:
prix préférentiels garantis, installation de
cogénération, garantie d'origine (énergies
renouvelables)
distinction: biomasse (naturelle)/ déchets
Alimentation en énergie
Obligations à l’égard de l’alimentation en énergie
par rapport au réseau électrique
Aménagement du territoire
Sélection de sites appropriés (activités
industrielles)
Sécurité des bâtiments
Sécurité incendie, stabilité des bâtiments
Autres
réglementations
La question du type de permis requis pour une installation de gazéification se pose
lors des premières étapes de la planification. Pour des usines de gazéification de
petites et moyennes échelles, un permis environnemental qui fixera les valeurs
limites d’émission dans l’atmosphère et dans l’eau sera nécessaire dans de
nombreux cas.
Les critères de classification qui ont un impact significatif sur les obligations légales
relatives à la construction et l’exploitation des usines de gazéification, y compris les
décisions établissant la nécessité et le type de permis requis, sont énumérés cidessous :
Type de combustible : biomasse classée comme déchet, ou biomasse
naturelle4
Puissance thermique en entrée d’une usine de gazéification au regard du
combustible
Puissance thermique en sortie d’une usine de gazéification au regard du gaz
produit
4
La gazéification des déchets, qui rentrent dans le champs dápplication de la directive 200/76CE sur
líncinération des déchets, n’est pas abordée dans ce guide.
25
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
L’usine de gazéification constitue-t-elle une unité à part entière ou fait-elle
partie d’une installation plus grande ?
Puissance électrique de l’installation de cogénération
Type de moteur à gaz (allumage par compression, allumage par étincelles)
Temps de fonctionnement annuel du moteur à gaz (demande en énergie
électrique de pointe d'un réseau, ou fonctionnement permanent)
Date de mise en service de l’usine
Caractéristiques du site et de ses alentours (ex. zones industrielles,
commerciales, rurales ou résidentielles)
L’usine de gazéification donne-t-elle lieu à un rejet d’eaux usées ?
Les critères ci-dessus s’appliquent au droit procédural (une notification de la part
d’une autorité compétente ou un permis environnemental sont-ils requis ?) et au droit
substantiel (valeur limites d’émission, prix préférentiels garantis – feed-in tariff – de
l’électricité).
La Directive 96/61/CE du conseil du 24 septembre 1996 relative à la prévention et à
la réduction intégrée de la pollution (Directive IPPC) fournit des mesures permettant
d’éviter (mesure préventive) ou, quand cela n’est pas praticable, de réduire les
émissions dans l’air, l’eau, et le sol de certaines activités industrielles de façon à
atteindre un niveau élevé de protection de l’environnement dans son ensemble.
Les réglementations nationales ou régionales qui transposent la directive IPPC et les
éléments qui définissent la nécessité d’obtenir un permis dans le cas des usines de
gazéification de biomasse sont listés pour quelques pays européens dans le tableau
3.3.
Pour certains États européens, l’annexe 1 de la directive européenne IPPC
(catégories des activités industrielles) a été transposée en réglementations
nationales sur une base 1:1, ce qui signifie que les usines de gazéification ne font
pas partie du champ d’application de ces réglementations nationales. D’autres pays
européens ont combiné les obligations issues de la directive IPPC avec leurs
programmes nationaux relatifs aux usines et activités soumises à une autorisation
d’exploitation.
26
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Tableau 3.3: Réglementations nationales transposant la directive IPPC; Nécessité d’un permis
pour usine de gazéification de biomasse
Pays
Réglementation(s) transposant la directive
Nécessité d’un permis pour usine
IPPC
de gazéification de biomasse.
(Europe)
(Directive 96/61/CE relative à la prevention et à
la réduction intégrée de la pollution – Directive
IPPC)
(Selon l’Annexe I, les usines de
gazéification de biomasse ne sont
pas dans le champ d’application de
la directive IPPC)
Autriche
Trade, Commerce and Industry Regulation Act
1994, last amended 2006
[Gewerbeordnung GewO 1994, zuletzt geändert
2006]
Oui, mais des obligations
spécifiques pour les installations
IPPC ne s’appliquent pas aux
usines de gazéification de
biomasse
Immission Protection Act - Air
[IG-L Immissionsschutzgesetz - Luft]
Belgique
(Exemple:
Bruxelles)
Environmental Permit Order
[Ordonnance du 5 juin 1997 relative aux permis
d'environnement du Ministère de la Région de
Bruxelles-Capitale]
Schedule of classified installations
[Arrêté du Gouvernement de la Région de
Bruxelles-Capitale fixant la liste des installations
de classe IB, II et III]
Bulgarie
Environmental Protection Act (SG 91/2002)
[Закон за опазване на околната среда (ДВ
91/2002)]
Regulation №5 on risk assessment (SG 47/1999)
[Наредба №5 за оценка на риска (ДВ 47/1999)]
Danemark
Environmental Protection Act 2006
Statutory Order no. 1640 of 13 December 2006
from the Ministry of the Environment on Approval
of Listed Activities (Approval Order)
[BEK nr 1640 af 13/12/2006
(Godkendelsesbekendtgørelsen)]
France
Allemagne
Irlande
Environmental Act
[Code de l'environnement]
Schedule of classified installations
[Nomenclature des installations classées pour la
protection de l'environnement]
[Arrêté du 2 février 1998 relatif aux prélèvements
et à la consommation d'eau ainsi qu'aux
émissions de toute nature des installations
classées pour la protection de l'environnement
soumises à autorisation]
Federal Immission Control Act
[Bundesimmissionsschutzgesetz, BImSchG]
Ordinance on Installations Requiring a Permit
[4. BImSchV]
Protection of the Environment (PoE) Act 1992
and 2003
oui
Oui, pour la gazéification des
matériaux riches en carbone (< 500
t/d) (No. 39, class IB)
oui
oui, si la puissance calorifique est
> 1 MW
(Annexe 2, G 202)
oui, pour la production de gaz
inflammables (1410) et pour la
combustion de combustibles nonstandard si la puissance calorifique
est > 0.1 MW (2910)
Oui, si la puissance calorifique du
gaz produit est > 1 MW
(Annex, No. 1.4 and 1.13)
Les usines de gazéification de
biomasse ne sont pas dans le
champ d’application
27
GASIFICATION GUIDE
Tableau 3.3 (suite.)
Pays
Réglementation(s) transposant la directive
IPPC
Italie
Pays-Bas
Espagne
Suède
IPPC Act 2005
[Decreto Legislativo 18 febbraio 2005, n. 59
"Attuazione della direttiva 96/61/CE relativa alla
prevenzione e riduzione integrate
dell'inquinamento"]
Environmental Protection Ordinance
[Decreto Legislativo 152 del 3 aprile 2006
recante norme in materia ambientale]
Environmental Act [Wet milieubeheer, Wm]
Ordinance on Installations and Permits
[Inrichtingen- en vergunningenbesluit
milieubeheer (Ivb)]
Water Act [Wet verontreiniging
oppervlaktewateren, Wvo]
IPPC Act
[Ley 16/2002 de 1 de julio de Prevención y
Control Integrados de la Contaminación (Ley
IPPC)]
Air Quality Act
[LEY 34/2007, de 15 de noviembre, de calidad
del aire y protección de la atmósfera]
The Environmental Code
[SFS 1998:808 Miljöbalk]
Ordinance on environmentally hazardous
activities
[Förordning (1998:899) om miljöfarlig
verksamhet och hälsoskydd]
Suisse
Royaume-Uni
(Angleterre et
Pays de
Gales)
(Il n’existe pas de transposition de la directive
IPPC en Suisse!)
Environmental Protection Act
[Bundesgesetz über den Umweltschutz
(Umweltschutzgesetz, USG)]
The Environmental Permitting (England and
Wales) Regulations 2007
Cadre juridique
Nécessité d’un permis pour
usine de gazéification de
biomasse.
Les usines de gazéification de
biomasse ne sont pas dans le
champ d’application
Oui (Art. 269)
Oui (Moteur à combustion interne
> 1.5 kW) (Cat. 1, 1.1b)
Les usines de gazéification de
biomasse ne sont pas dans le
champ d’application
Doit être discuté avec les autorités
compétentes:
Distillation sèche du bois
(annexe IV, 1.1.3, groupe A);
Centrales thermiques et électriques
conventionnelles < 50 MW
thermique (2.1.1, groupe B);
Gazogènes (3.1.2, groupe C)
Non, pour gazogènes et moteur à
gaz < 10 MW, mais notification
requise (40-5 et 40.1-2)
[Depuis le 01/01/2008: oui, si plus
3
de 150.000 m de gaz inflammable
est produit par année – 40.10 (B)]
Oui; les lois des cantonales suisses
relatives aux constructions
déterminent la procédure
d’autorisation
Doit être discuté avec les autorités
compétentes,
cf. Part 2(Activities ) / Chapter 1
(Energy activities) Section 1.1
(Combustion activities) and Section
1.2 (Gasification, Liquefaction and
Refining Activities)
Même dans le cas où les usines de gazéification ne sont pas couvertes par les
réglementations nationales transposant la directive IPPC, des permis relatifs à la
construction et à l’exploitation (ex. Permis de construire) ou des notifications issues
28
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
des autorités compétentes (organismes de régulation) peuvent être requis par
d’autres réglementations nationales et régionales.
Par conséquent, lors de la planification en vue de la construction et l’exploitation
d’une usine de gazéification, il est recommandé de s’entretenir avec les organismes
de régulation locaux lors des premières étapes du projet et de récolter des
informations sur les réglementations statutaires spécifiques.
Les réglementations nationales relatives à la santé et la sécurité au travail (pour les
domaines listés dans le tableau 3.2) exigent de l’employeur de prévenir et minimiser
les risques, de fournir des informations, des formations et de fournir une organisation
et des moyens nécessaires. À cette fin, l’employeur doit réaliser une identification
des dangers et une évaluation des risques et rédiger des documents contenant les
résultats de cette évaluation et les mesures et dispositifs de protection qui doivent
être utilisés.
Au regard des usines de gazéification de la biomasse, ces documents doivent
inclure :
Un registre des substances dangereuses utilisées dans l’établissement
Un document relatif à la protection contre l’explosion ; et
Des procédures écrites de fonctionnement spécifiques à l’entreprise
Outre les réglementations statutaires, il est nécessaire de prendre en compte les
exigences en terme de santé, sécurité et environnement imposées par les assureurs
pour l’obtention d’assurances de responsabilité civile et de dommage pour l’usine de
gazéification.
3.4 Procédure d’obtention de permis pour les usines de
gazéification de biomasse
Si un permis est requis pour la construction et l’exploitation d’une usine de
gazéification de biomasse, les candidats doivent fournir des informations détaillées
sur les activités planifiées. Les procédures sont spécifiques à chaque pays, par
exemple en matière de :
Autorités compétentes
Informations devant être fournies dans l’application écrite du permis
Formulaires à remplir, et
Nombre d’exemplaires à fournir par le candidat.
Le tableau 3.4 compile des sources officielles d’information (liens internet) et des
stratégies de recherches d’informations officielles sur les procédures d’obtention de
permis et les formulaires à remplir.
29
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Tableau 3.4: Vue d’ensemble des sources d’information concernant les spécifications requises
lors de la demande de permis
Pays
Champ d’application / type d’installation;
source d’information concernant la candidature en vue de l’obtention
d’un permis (environnemental)
Autriche
Usine de gazéification de biomasse ayant une activité commerciale:
Sections 353 and 353a of the Trade, Commerce and Industry Regulation Act
(GewO 1994):
http://www.ris2.bka.gv.at/Bundesrecht/
Des informations détaillées sur les procédures d’obtention de permis ont été
compilées dans le "Guideline on safety and authorisation of biomass
gasification plants" autrichien [Leitfaden - Anlagensicherheit und
Genehmigung von Biomassevergasungsanlagen]:
http://www.nachhaltigwirtschaften.at/edz_pdf/leitfaden_biomassevergasu
ngsanlagen.pdf
Belgique
(Exemple: Bruxelles)
Procédures d’obtention de permis pour installation classée:
http://www.ibgebim.be/Templates/Professionnels/Informer.aspx?id=1210
&langtype=2060
Danemark
Installation de cogénération, turbines à gaz, moteurs à gaz dans la gamme
1–5 MW (thermique):
Annexe 5 Section 3 du Approval Order (BEK No. 1640 of 13/12/2006)
https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=13040
France
Procédures d’obtention de permis pour installation classées:
http://installationsclassees.ecologie.gouv.fr/-Regime-d-autorisation-.html
Informations sur les details requis pour l’obtention de permis:
http://installationsclassees.ecologie.gouv.fr/Comment-constituer-ledossier-de.html
Allemagne
Gazogènes et moteurs à gaz > 1 MW (thermique):
Ordinance on Permit Procedures (9. BImSchV), Sections 3, 4 and 4a) to 4e)
http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/bimschv_9
Des informations supplémentaires et des formulaires peuvent être trouvés sur
les sites internet :
Laender Environmental Ministries.
(Mots clés: "Antrag Genehmigung Immissionsschutz <Land>")
Ex. pour Northrhine-Westphalia:
http://www.umwelt.nrw.de/umwelt/immissionsschutz/genehmigungsverfa
hren/index.php
Irlande
Informations générales ou Autorisations:
Environmental Protection Agency (Irlande)
http://www.epa.ie/downloads/advice/
Italie
Installations sujettes aux permis environnementaux:
Agences Environnementales des provinces
(Mot clés: "autorizzazione ambiente <province>")
Pays-Bas
Installations sujettes aux permis environnementaux:
Formulaires pour permis environnemental téléchargeable sur les sites internet
des provinces.
(Mot clés: "aanvraag vergunning milieubeheer <community>")
Espagne
Informations générales: Ministère de l’environnement espagnol:
http://www.mma.es/portal/secciones/
(De nouvelles obligations d’autorisation sont imposées par le Air Quality Act of
15/11/2007.)
30
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Tableau 3.4 (suite)
Pays
Champ d’application / type d’installation;
source d’information concernant la candidature en vue de l’obtention
d’un permis (environnemental)
Suède
Installations sujettes aux permis environnementaux:
Des informations supplémentaires sur les procédures d’obtention de permis
peuvent être téléchargées sur le site du Ministère de l’Environnement Suédois
http://www.naturvardsverket.se/sv/Verksamheter-medmiljopaverkan/Tillstand-och-anmalan-for-miljofarlig-verksamhet/
Des informations supplémentaires et des formulaires peuvent être trouvées
sur les sites Internet des autorités des contés administratifs [länsstyrelsen].
(Mots clés: "tillstånd miljöfarlig verksamhet <comte>")
Suisse
Installations industrielles:
Permis de construire, déclarations sur les émissions, permis pour installations
industrielles: Formulaires spéciaux et guides peuvent être trouvés sur les sites
internet des cantons suisses.
(Mots clés: "Baugesuch Industrie <canton>";
"Plangenehmigung Betriebsbewilligung <canton>")
Royaume-Uni
(Angleterre et Pays
de Galles)
Procédé de planification pour énergies renouvelables:
http://www.berr.gov.uk/energy/sources/renewables/planning/process/pag
e18680.html
Énergie issue d’usines alimentées par de la biomasse solide (document de
référence):
http://publications.environment-agency.gov.uk/pdf/GEHO0706BLBH-ee.pdf?lang=_e
Comprendre la signification d’installation soumis à une régulation :
http://www.environmentagency.gov.uk/static/documents/Business/epr2_v1.0_2000543.pdf
Comment être conforme à un permis environnemental, conseils
supplémentaires pour les activités de combustion :
http//publications.environment-agency.gov.uk/pdf/GEHO0209BPIN-e-e.pdf
De manière générale, une candidature pour un permis de construire et d’exploitation
d‘une usine de gazéification de biomasse devra comporter les éléments suivants :
informations sur le candidat (nom, adresse),
référence spécifique aux réglementations applicables, par exemple la
classification de l’installation et le type d’activité industrielle en accord avec les
programmes nationaux,
description de la localisation de l’usine, accompagnée de cartes et de plans
du site à différentes échelles,
description de l’agencement de l’usine et de son fonctionnement (texte,
schéma de procédé, listes des équipements, plans d’implantation),
Bilan énergétique et massique de l’usine entière (matière première, émissions,
déchets, matériels auxiliaires, énergie utilisée et produite), démontrant que
toutes les sources d’émission ont été prises en considération,
description des mesures générales de sécurité au travail,
descriptions de dangers spécifiques (incendie, explosion, substances
dangereuses) et des mesures préventives,
description et évaluation des conséquences potentielles sur l’environnement
(par exemple, émissions sonores, émissions atmosphériques),
description du management des déchets et des eaux usées
31
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Il arrive que des certificats supplémentaires provenant d’une tierce partie et
d’experts soient requis, par exemple sur les émissions de bruit et sur les mesures de
protections contre les incendies et les explosions.
3.5 Spécificités des procédures d’obtention de permis pour les
usines de gazéification de biomasse dans les États européens
Autriche
Au chapitre 4 du "Guideline on safety and authorisation of biomass gasification
plants"
(Leitfaden-Anlagensicherheit
und
Genehmigung
von
Biomassevergasungs¬anlagen), on peut trouver une présentation détaillée du cadre
légal en vigueur pour la construction et le fonctionnement des usines de gazéification
de biomasse en Autriche, cf. tableau 3.4. Les petites BGPs ayant une activité
commerciale seront couvertes par le Trade, Commerce and Industry Regulation Act
[Gewerbeordnung]. La production d’électricité est sujette à la Austrian electricity law.
Danemark
Les conditions requises par la procédure d’obtention de permis pour les usines de
gazéification de biomasse de 1 à 5 MWth sont détaillées dans l’annexe 5 Section 3
du Approval Order (BEK No. 1640 of 13/12/2006). Ce document contient une
description détaillée des informations qui doivent être présentées lors d’une
demande de permis.
Allemagne
Pour les usines de gazéification de biomasse inférieures à 1 MW thermique (gaz de
gazogène et/ou le moteur de l’installation de cogénération), seul un permis de
construire délivré par les autorités locales de construction sera requis. Pour de plus
grandes usines ou si une évaluation d‘impact environnemental est nécessaire (pour
des raisons spécifiques au site), l’activité sera sujette à une procédure d’obtention de
permis environnemental, qui inclura d’autres permis nécessaires. Les émissions
sonores provenant du fonctionnement de la BGP peuvent être un facteur important
dans le choix de la localisation du site de l’usine.
Pays-Bas :
Les permis pour les usines de gazéification de petite échelle sont délivrés par les
autorités locales, principalement les provinces et municipalités. Le permis de
construire requiert une déclaration de sol propre, étant donné l’interdiction de
construire sur un sol pollué.
La municipalité et le service municipal d’incendie évaluent les mesures de sécurité et
les mesures de lutte contre l’incendie qui sont proposées, en accord avec le Building
Decree. L’utilisation des meilleures techniques disponibles (BAT) est importante pour
obtenir un permis environnemental et un permis de construire.
Suisse:
Les problèmes relatifs à la protection de l’environnement (émissions, déchets) et à la
sécurité du travail sont traités comme partie intégrante des procédures pour obtenir
un permis de construire. La candidature pour un permis de construire [Baugesuch]
doit inclure une déclaration sur les émissions [Emissionserklärung] et une
candidature en vue de l’obtention de permis relatifs aux lois régissant la sécurité du
travail pour la planification et l’exploitation d’une installation industrielle
[Plangenehmigung, Betriebsbewilligung].
32
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Les autorités cantonales régissant les constructions constituent les autorités
compétentes pour les procédures d’obtention de permis de construire.
Les mesures de sécurité incendie des installations doivent être décrites lors de la
candidature pour l’obtention d’une assurance incendie au niveau d’un établissement
cantonal d’assurance des bâtiments [Kantonale Gebäudeversicherung], ce qui est
obligatoire.
3.6 Application des meilleures techniques disponibles et valeurs
limites d’émission
Selon l’article 2 de la directive IPPC, la « meilleure technique disponible » (BAT) se
définit comme le stade de développement le plus efficace et avancé des activités et
de leurs modes d'exploitation, démontrant l'aptitude pratique de techniques
particulières à constituer, en principe, la base des valeurs limites d'émission visant à
éviter et, lorsque cela s'avère impossible, à réduire de manière générale les
émissions et l'impact sur l'environnement dans son ensemble. Par :
- "techniques", on entend aussi bien les techniques employées que la
manière dont l'installation est conçue, construite, entretenue, exploitée et
mise à l'arrêt,
- "disponibles", on entend les techniques mises au point sur une échelle
permettant de les appliquer dans le contexte du secteur industriel
concerné, dans des conditions économiquement et techniquement viables,
en prenant en considération les coûts et les avantages, que ces
techniques soient utilisées ou produites ou non sur le territoire de l'État
membre intéressé, pour autant que l'exploitant concerné puisse y avoir
accès dans des conditions raisonnables,
- "meilleures", on entend les techniques les plus efficaces pour atteindre un
niveau général élevé de protection de l'environnement dans son ensemble
L’article 9 de la Directive IPPC demande pour les activités dans son champ
d’application, que les valeurs limites d’émission (ou paramètres équivalents et
mesures techniques) soient basées sur les meilleures techniques disponibles (BAT)
sans imposer l’utilisation d’une technique ou technologie en particulier, mais en
prenant en compte les caractéristiques techniques de l’installation concernée, son
emplacement géographique et les caractéristiques environnementales locales.
À cause de la puissance calorifique mise en jeu et de la nature du combustible
utilisé, les usines de gazéification de biomasse prises en considération dans ce
guide ne se trouvent pas dans le champ d’application de l’Annexe 1 catégorie 1
(Industrie d’activités énergétiques) de la directive IPPC. Ces usines de gazéification
de biomasse ne peuvent pas non plus être classées dans « Autres Activités »
(catégorie 6 de l’Annexe I de la directive IPPC). Par conséquent, au regard de la
directive européenne IPPC, il n’y pas obligation d’appliquer les valeurs limites
d’émission ou les obligations de réduction d’émission basées sur l’utilisation des
meilleures techniques disponibles. Cependant, comme cela a été mis en évidence
dans le chapitre 3.2, les usines de gazéification de biomasse de petite et moyenne
échelle sont sujettes à l’obtention de permis selon certaines réglementations
nationales transposant la directive IPPC. Par conséquent, certaines procédures
d’obtention de permis, au niveau national, requièrent des valeurs limites d’émission
(ou des paramètres équivalents et des mesures techniques) basées sur l’utilisation
des meilleures techniques disponibles.
33
GASIFICATION GUIDE
Cadre juridique
Dans le document "BAT (Best Available Techniques) Reference Document (BREF)"
de Juillet 2006 sur les usines de combustion à grande échelle, la gazéification de la
biomasse est décrite dans le chapitre 5.6 comme une « technique émergente » ayant
actuellement seulement le statut d’unité de démonstration. Cela indique que les
techniques de lavage d’effluents gazeux des usines de gazéification, à grande ou
petite échelle, sont au stade de développement également. Des réponses aux
questions suivantes doivent encore être apportées, en prenant en considération
aussi bien les aspects économiques et qu’environnementaux :
Quelles techniques de réduction d’émission issues des installations de
combustion standard peuvent être appliquées aux usines de gazéification de
biomasse ?
Quelles valeurs limites d’émission peuvent être atteintes ?
Une brève description des techniques actuellement utilisées pour la réduction
d’émission dans les usines de gazéification à petite échelle est donnée dans le
chapitre 6 de ce guide.
34
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
4 Aspects théoriques de l’évaluation des risques
4.1 Introduction
La technologie de gazéification de biomasse diffère des autres technologies de
conversion de l’énergie basées sur les énergies renouvelables (par exemple
combustion de biomasse) de part le fait qu’elle implique de façon inhérente la
production, le traitement et l’utilisation d’un mélange de gaz et milieux auxiliaires
inflammables et toxiques. Par conséquent une évaluation des risques adaptée est
fortement recommandée et est souvent une obligation légale pour le placement sur
le marché et l’exploitation de l’usine.
Une évaluation des risques a pour objectif la protection des employés et de l’usine
elle-même. Les constructeurs/exploitants doivent garder à l’esprit que les accidents
et les problèmes de santé peuvent gâcher des vies et également affecter l’entreprise
dans les cas où celle-ci subit une perte de production, des dommages matériels, une
augmentation des coûts d’assurance ou dans le cas de poursuites judiciaires [16].
Une évaluation des risques consiste à examiner attentivement ce qui dans l’usine
peut causer des dommages aux personnes et à l’environnement et à adopter des
mesures de contrôle raisonnables. Les constructeurs/exploitants doivent réaliser une
évaluation complète et bien documentée des risques relatifs à :
La santé – ex. dangers pour la santé, danger associés aux gaz toxiques, etc.;
La sécurité – ex. dangers d’explosion, d’incendies, etc.;
L’environnement – ex. effluents gazeux, perte de confinement de substances
toxiques, etc.
Une évaluation des risques doit être réalisée pendant la phase de conception (pour
les constructeurs) de façon à améliorer l’approche conceptuelle de l’usine. Pour les
usines existantes, une évaluation des risques permet la réduction des risques
résiduels par une mise à jour continuelle de l’évaluation de risques originelle (pour
les constructeurs et les exploitants).
Les procédures d’évaluation des risques ne sont généralement pas standardisées
pour les usines de gazéification de biomasse. Différentes méthodes d’évaluation des
risques peuvent être utilisées. Des directives pour les évaluations des risques
peuvent être trouvées dans des études de cas venant d’autres branches industrielles
(ex. industries alimentaires, chimiques, métallurgiques, etc.).
De tels exemples peuvent uniquement fournir des directives quant au choix de la
méthodologie et doivent souvent être adaptés aux usines de gazéification de
biomasse.
4.2 Vue d’ensemble d’une procédure d’évaluation des risques pour
les usines de gazéification de biomasse
L’évaluation des risques est une tache considérable pour laquelle une connaissance
complète du procédé, du comportement opérationnel et de la méthodologie
d’évaluation des risques est nécessaire. Il est recommandé que l’évaluation des
risques soit réalisée par une équipe composée d’expertises diverses. Les
informations suivantes sont nécessaires:
35
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
Données relatives à l’usine (schéma de procédé, schéma tuyauterie et
instrumentation (schéma P&I), désignations de référence et documentation de
l’usine, design des appareils, etc.);
Mode opérationnel prédéfini (connaissance des phases de démarrage, d’arrêt
et de fonctionnement normal), stratégies de contrôle de procédé;
Données sur les milieux utilisés et mélanges gazeux, schéma de flux (ex.
eaux usées, résidus de lavage de gaz, poussières, gaz d’échappement), ainsi
que les données de sécurité correspondante (toxicités, caractéristiques
d’explosion, etc.);
Conditions de fonctionnement souhaitées (température, pression, débits et
composition du gaz)
Liste des machines et détails de conception
Bilans de masse et d’énergie, diagramme des flux (température, pression,
composition et charge polluante, etc.);
Information sur l’environnement de l’usine (aspects géographiques,
environnementaux, etc.)
Analysis Preparation &
System Description
Ambience
Risk Assessment
Plant
• Abutting owner (private
person, industry, etc)
• Technology description
and Classification
• Infrastructure
• Description of the actual
plant state (existing
plants)
• Meteorological und
geographical basic data …
Risk = f ( Effects or Consequences, Occurrence
probability or frequency)
Risk matrix
• Description of plant
utilities …
Risk Identification and
Occurrence Probability
Possible determination methods:
• Check list
• Dow and Mond Index
• Preliminary Hazard Analysis
• What-if-Method
• Hazard and Operability Studies HAZOP
• Failure Modes Effects and Criticality Analysis
• MOSAR-Method (Method Organized for a Systematic
Analysis of Risk)
Risk Minimization Measures
• Delphi Method …
Weak spot elimination
Consequence Analysis
Gradual reduction of possible hazards
Consequence limitation
Effects
Propagation
Effect assessment
… on people, animals, the
environment, the plant side,
…
Package of technical and organisational measures
…
Figure 4.1 Approche systématique d’évaluation des risques pour les usines de gazéification
de biomasse
La technologie de gazéification de la biomasse à petite échelle étant unique et
relativement nouvelle, il n’existe pas de méthode évaluation des risques ni de
directive spécifique disponible. Ce guide recommande l’utilisation d’une
méthodologie d’évaluation des risques praticable et suffisante pour être appliquée à
de telles usines. L’approche choisie est basée sur une analyse fonctionnelle de
l’usine [10-12]. Elle est basée principalement sur les méthodes Hazard and
Operability Studies (HAZOP) [13,20] et Failure Modes Effects and Criticality Analysis
(FMEA) [14], ainsi que les recommandations données par une commission d’experts
[13, 15].
Dans la plupart des cas, l’évaluation des risques est réalisée sur des systèmes
complexes qui comprennent un grand nombre de fonctions indépendantes et de
sections d’usine. En subdivisant le procédé en unités [1, 17] (ex. stockage,
manipulation et alimentation du combustible, gazogène, refroidissement des gaz,
lavage des gaz, conditionnement des gaz, et utilisation des gaz), le système
36
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
complexe est simplifié et une analyse séparée de chaque fonction est rendue
possible (ex. pour le gazogène: alimentation en combustible, alimentation en vapeur
et air, contrôle de la température dans le gazogène, extraction des cendres, etc).
Pour chaque fonction étudiée, l’équipe d’évaluation des risques doit [21] :
 Identifier les dangers potentiels et leur probabilité d’occurrence;
 Identifier les conséquences de ces dangers potentiels et leur sévérité;
 Évaluer les risques;
 Appliquer les mesures de réduction/mitigation appropriées;
 Réviser et mettre à jour régulièrement l’évaluation des risques
Risk evaluation &
assessment
Function/Technology
Description
1. Ask within the analysis for what
circumstances it could be possible to
cause a failure of the defined function?
Function
Operation
Procedure
Part 1
Part 2
Part 3
Part …
- i.e. pressure drop to high:
Analyse the present function or
the
involved
parts
on
consequences due to the event
“pressure drop to high”
- choose a possible consequence
(i.e. blocking) or define a new one
- Complete the risk assessment in
the risk matrix (back ground info
have to prepared: failure rates
and possible frequencies)
2. Is the remaining risk acceptable or not
–> counter measure
Event List
Pressure drop to high
…
Consequence
List
blocking
…
Risk Matrix
3. evaluate the next event of the event
list
4. after evaluation of all listed and
possible additional events continue
with counter measures and function
summary
Figure 4.2 Description schématique de l’évaluation des risques pour une fonction examinée
La figure 4.2 fournit une vue d’ensemble des principes et de la méthodologie à
appliquer lors d’une évaluation des risques. Chaque étape doit être bien documentée
pour rendre possible une traçabilité.
Les parties suivantes offrent une base pour la réalisation de l’identification des
dangers, de l’évaluation des risques à proprement parler et pour l’application de
mesures de réduction de risques concrètes.
Un exemple d’évaluation de risques réalisé sur une configuration de procédé modèle
est donné dans le manuel d’utilisation de l’outil logiciel (D11 – Outil Logiciel et
Manuel d’utilisation).
4.3 Identification des dangers et conséquences
Pour chaque fonction définie, l’équipe d’évaluation des risques doit réaliser une
identification des dangers. Cela consiste à identifier toutes les situations ou
évènements qui peuvent causer des dommages aux personnes et à l’environnement.
Ces dangers peuvent être de différentes natures:
 Conditions opératoires anormales (température et pression),
 Panne d’équipement,
 Fuites,
 Erreur humaine
 Perte de confinement,
 Etc.
37
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
L’approche proposée dans ce guide suit principalement les analyses HAZOP et
FMEA. D’autres méthodes d’identification des dangers sont néanmoins disponibles
et peuvent être utilisées.
La probabilité d’occurrence de chaque danger identifié doit être évaluée (en utilisant
par exemple les taux de défaillance des équipements, les données existantes, etc.)
[Ref 23, 26]. Une situation dangereuse examinée peut être elle-même causée par
d’autres situations ou évènements qui doivent être pris en compte dans le calcul de
la probabilité d’occurrence totale.
Toutes ces situations potentiellement dangereuses doivent être analysées pour
déterminer leurs conséquences, telles que : incendies, explosions, émission, etc. [26]
(figure 4-3).
Les tableaux 4.1 et 4.2 proposent une liste d’évènements dangereux et de
conséquences possibles qui peuvent se produire dans une usine de gazéification de
biomasse. Même si cette check-list a été diffusée et approuvée par les experts HSE
de l’équipe de ce projet, elle n’est pas exhaustive. Cette liste n’est en aucun cas une
liste complète. Elle ne fournit que des directives pour la réalisation de l’identification
des dangers et la préparation de l’évaluation des risques subséquente [2].
L’identification des situations potentiellement dangereuses et de leurs conséquences
doit être réalisée par une équipe d’experts. Des estimations réalistes des probabilités
d’occurrence et des gravités doivent être utilisées.
Consequence 1
Explosion
Hazardous event 1
Process function
leakage air
intake – e.g. failure
seal
e.g. gas
scrubbing and
transport, …
e.g. quench,
scrubber tank,
…
Exceeding of
temperature limits
Consequence 3
…
Consequence 1
Explosion
Hazardous event 2
Plant parts/units,
…
Consequence 2
leakage gas
escape – e.g. failure
seal
Consequence 4
Fire
Consequence 5
…
… further
hazardous events
… further
consequences
Figure 4.3 Structure d’une identification des dangers
L’identification des situations potentiellement dangereuses et de leurs conséquences
doit être réalisée par une équipe d’experts multidisciplinaire. Des estimations
réalistes des probabilités d’occurrence et des gravités doivent être utilisées.
4.4 Évaluation des risques
La prochaine étape de la procédure consiste à évaluer les risques associés aux
situations dangereuses identifiées. Le risque correspond à une combinaison de
conséquences (gravité) et de probabilités d’occurrence (fréquence). Une matrice des
risques permet de représenter graphiquement cette combinaison (figure 4.4) [21, 27,
28]. Il s’agit d’une méthode facile pour visualiser l’étendue des risques, visualiser les
38
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
dangers ou de réaliser une simple analyse des risques. Le principal avantage de
cette matrice consiste en la simple représentation des différents niveaux de risques,
ce qui permet d’éviter une analyse des risques quantitative, qui demande plus de
temps, lorsque cela n’est pas justifié.
Pour réaliser la matrice des risques, les probabilités d’occurrence et les gravités
déterminées dans les étapes précédentes peuvent être classées en plusieurs
catégories. Les tableaux 4.1 et 4.2 proposent des structures qui peuvent être
utilisées. L’équipe d’évaluation des risques peut choisir une classification différente,
en ayant par exemple plus de catégories. Cependant, la classification choisie ne doit
pas complexifier inutilement la matrice des risques [28].
Figure 4.4 Matrice des risques pour la caractérisation et la visualisation des risques
potentiels existants et/ou résiduels
Tableau 4.1 Exemple pour la caractérisation du risque – Probabilités d’occurrence
Notation
Frequency range
Extremely unlikely
<10–6 per year
Very unlikely
10–6 to 10–4 per year
Unlikely
10–4 to 10–2 per year
Improbable
10–2 to 1 per year
Probable
> 1 per year
Tableau 4.2 Exemple pour la caractérisation du risque – Gravité
CONSEQUENCES
Category
Human beings
Environment
Property/goods
minor
light injury
significant
injury
servere
severe injury
major
disablement, death
olfactory pollution,
long lasting
emission of toxic emission of toxic
elevated
olfactory pollution,
substances of little
substances of
emissions (short slightly increased
amounts
amounts
time)
emissions
no plant shut
down, online
reparation
possible, little
costs
plant stop, warm
start possible,
standstill of the
plant < 2 days
catastrophic
death
emission of toxic
substances of
huge amounts
critical plant
plant damage,
damage
enormous plant
cold start
concerning the
destruction/damag
necessary,
whole plant or
e concerning the
standstill of the
plant sections,
whole plant
plant 1 to 3 weeks standstill of plant
> 8 weeks
39
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
La matrice des risques est subdivisée en trois régions [5] :
 La région acceptable (Acceptable) :
Les risques se situant dans cette région sont généralement considérés
comme insignifiants et contrôlés de façon adéquate. Les niveaux de risque qui
caractérisent cette région sont comparables à ceux qui sont considérés
comme insignifiants ou triviaux par le public dans leur vie quotidienne. Ces
risques sont en général associés aux activités qui sont peu dangereuses par
nature ou aux activités dangereuses qui peuvent et qui sont contrôlées de
façon à représenter un faible risque. Des actions supplémentaires pour
réduire ces niveaux de risque ne sont souvent pas requises.
 La région praticable dans la mesure du raisonnable (As Low As Reasonably
Practicable (ALARP))
Les risques se situant dans cette région correspondent habituellement aux
risques que le public est prêt à tolérer pour assurer un profit, sous réserve que
la nature et le niveau de risque soient correctement évalués et que les
résultats issus de cette évaluation soient correctement utilisés pour déterminer
les mesures de contrôle appropriées. Si les événements potentiellement
dangereux se situent dans la région ALARP, cela ne signifie pas que le risque
total de l’installation est ALARP, mais qu’il est nécessaire de décider si des
mesures de réduction des risques supplémentaires sont nécessaires.
Pour les risques résiduels se trouvant dans la région ALARP, des mesures de
réduction de risques supplémentaires peuvent ne pas être justifiable et
raisonnable d’un point de vue économique. Dans tous les cas, l’équipe
d’évaluation des risques doit discuter des points suivants:
 Le risque résiduel est-il acceptable?
 Est-il possible d’adopter des contre-mesures supplémentaires?
Les risques se situant dans cette région doivent être réévalué régulièrement
pour s’assurer qu’ils soient ALARP.
 La région inacceptable (Unacceptable region)
Les risques se situant dans cette région sont inacceptables et doivent
obligatoirement être réduits à un niveau ALARP grâce à l’adoption de contremesures.
4.5 Mesures de réduction de risques (contre-mesures)
Un risque inacceptable exige l’application de mesures de réduction des risques
permettant de le déplacer dans la région ALARP de la matrice des risques.
Concrètement, cela consiste à diminuer la fréquence et/ou la gravité d’un évènement
dangereux.
Le diagramme Nœud Papillon présenté à la figure 4.5 peut être utilisé à cette fin. La
colonne ‘Top event’ du diagramme marque le dysfonctionnement de la fonction
examinée. Cette technique est flexible et tout évènement peut être utilisé comme
‘Top event’. Les colonnes à gauche (Hazardous Events) et à droite (Consequence)
de la colonne ‘Top event’ contiennent respectivement les évènements initiateurs et
les conséquences du ‘Top event’. Le diagramme Nœud Papillon peut aider à
déterminer ce qui peut être fait pour réduire le risque à un niveau acceptable. En
effet, le diagramme représente également les barrières de sécurité (figure 4.5):
 Les barrières de sécurité entre les colonnes ‘Hazardous Events’ et ‘Top Event’
correspondent à des mesures de prévention qui permettent la diminution de la
probabilité d’occurrence / fréquence du ‘Top Event’.
40
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
 Les barrières de sécurité entre les colonnes ‘Top Event’ et ‘Consequence’
correspondent à des mesures de mitigation qui permettent la diminution de la
gravité et/ou probabilité d’occurrence de ces conséquences.
Différents types de contre-mesures peuvent être appliqués:
Contre-mesures techniques: cela consiste en la mise en place de
modifications techniques telles que des changements dans la conception
(design) du procédé, l’ajout ou le remplacement de certains éléments du
procédé, etc.
Contre-mesures de contrôle: cela correspond aux changements appliqués aux
systèmes de contrôle du procédé. Cela peut consister en l’ajout de nouveaux
dispositifs de contrôle sur la chaîne de procédé (ex. thermocouple, capteurs
de pression, capteur de CO, etc.) avec le système d’alarme approprié. La
mise en place de ces nouveaux systèmes de contrôle doit s’accompagner de
la mise en place d’un système adéquat de gestion des situations d’urgence.
Contre-mesures organisationnelles: cela correspond aux activités relatives à
l’organisation du travail.
Toutes ces contre-mesures doivent être enregistrées dans le manuel d’opération et
de maintenance.
Par conséquent, la procédure d’évaluation des risques n’est pas un processus direct
[22]. En effet, la mise en oeuvre de contre-mesures peut modifier le procédé originel.
Des évènements dangereux supplémentaires peuvent apparaître. Une réévaluation
des risques sur le procédé modifié peut être nécessaire.
HAZARDOUS
EVENTS
Abnormal
operation
PX ... Prevention
measures
TOP EVENT
MX ... Mitigation
measure
CONSEQUENCE
Automation
system
Flare
P1
Environment
Instruction
Filters
P2
M1
Start-up
P3
Failure of
Function
O&M
M2
Alarms
M3
Health
Alarms
P5
M4
Shut-down
P6
M5
P7
…
...
Barriers
Figure 4.5 Diagramme Nœud Papillon
4.6 Documentation de l’évaluation des risques
La documentation de l’évaluation des risques est essentielle pour la traçabilité. Cela
est en général présenté sous la forme d’un tableau comprenant des listes structurées
d’évènements et leurs conséquences potentielles. Une telle méthode peut être mise
en oeuvre avec l’assistance d’un logiciel qui apporte une aide considérable pour la
structuration de la documentation et le placement de recoupements sur des
évènements et conséquences récurrents.
4.7 Outil logiciel pour l’évaluation des risques
Un outil logiciel (appelé RISK ANALYSER) a été développé pour faciliter la réalisation
de l’analyse des risques proposés dans ce guide. Les problèmes HSE des usines de
41
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
gazéification de biomasse de petite échelle peuvent être traités de façon très
structurée si l’évaluation est réalisée à l’aide de l’outil logiciel.
Le logiciel s’adresse à plusieurs groupes cibles: exploitants en premier lieu,
développeurs de projets, chercheurs, et responsables de la mise en oeuvre d’usine
de gazéification. Le logiciel peut également être utilisé pour des procédés autres que
la gazéification de biomasse.
Dans le logiciel, une méthodologie d’évaluation de risques praticable et suffisante
pour être appliquée aux usines de gazéification de biomasse à petite échelle est
mise en oeuvre. La méthode choisie est basée sur la méthode HAZOP et est élargie
par des caractéristiques spécifiques aux usines de gazéification de biomasse.
La procédure d’évaluation des risques du logiciel comporte les étapes suivantes:
1. Définition des données de base de l’usine
Cette étape permet d’entrer des informations de base (nom du projet,
constructeur, exploitant, puissance calorifique, etc.)
2. Définition des unités du procédé
L’usine est subdivisée en unités correspondant généralement aux étapes du
procédé, ex. gazogène, refroidissement des gaz, lavage des gaz,
conditionnement des gaz, et utilisation des gaz.
3. Définition des fonctions
Les fonctions remplies par chaque unité doivent être définies (ex. alimentation
en combustible du gazogène). Elles constituent une base pour l’évaluation des
risques.
4. Définition des modes de fonctionnement
Dans cette étape, une brève description du mode de fonctionnement pendant la
mise en marche, l’arrêt, le fonctionnement normal et l’arrêt d’urgence est
requise. Cela sera utile à l’identification des dangers pour les différents modes
de fonctionnement.
5. Définition des parties
Les fonctions sont remplies par différentes parties qui doivent être définies. Les
données suivantes sont requises :
o Paramètres de conception (pression, température, débits, pour tous
modes de fonctionnement, ainsi que les valeurs minimum et maximum);
o Informations sur les substances utilisées (données sécurité, niveaux de
température et pression, etc.);
o Informations complémentaires si nécessaire (optionnel).
Ces informations globales doivent être suffisantes pour la conduite de
l’évaluation des risques.
6. Évaluation des risques
Le logiciel permet la réalisation de l’évaluation des risques en proposant une
liste d’évènements potentiellement dangereux et de conséquences potentielles.
Le logiciel évalue le risque potentiel selon la matrice des risques proposée.
Remarque importante : pendant la première évaluation des risques, le design
conceptuel de l’usine et son mode de fonctionnement d’origine sont examinés.
Des contre-mesures pour la réduction des risques sont ajoutées dans l’étape
suivante.
7. Contre-mesures
La mise en place de contre-mesures est réalisable avec ce logiciel qui permet
également une réévaluation des risques sur une configuration de procédé
modifiée. La description de contre-mesures peut se faire par catégories (contremesures techniques, de contrôle et organisationnelles). Une édition des
42
GASIFICATION GUIDE
Aspects théoriques de l’évaluation des risques
procédures de fonctionnement est également possible. Les mesures de contrôle
automatisées peuvent être documentées pour chaque mode de fonctionnement.
8. Résumé
Le résumé constitue la dernière étape. Il donne une vue d’ensemble du design
conceptuel de l’usine (avant application des contre-mesures), des fonctions et
des parties. Les résultats de l’analyse des risques sont documentés pour
chaque fonction examinée. Les améliorations issues des contre-mesures sont
également indiquées.
À l’issue de l’évaluation des risques sur le procédé entier, un rapport peur être
généré. Il peut être utilisé comme document correspondant à l’analyse des risques.
43
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
5 Dangers potentiels et principes de bonnes pratiques de
conception
5.1 Introduction
Ce chapitre décrit brièvement les mesures de sécurité associées à la conception, au
fonctionnement et à la maintenance des usines de gazéification de biomasse
(BGPs).
Il est essentiel dans le processus d’analyse des risques de réaliser en premier lieu
une évaluation des dangers. Il s’agit ensuite d’évaluer les risques qu’ils représentent,
de déterminer les mesures de réduction des risques qui doivent être prises, s’il en
existe.
Une bonne pratique consiste à appliquer un certain nombre de bons principes
d’ingénierie lors de la conception de l’usine tout en appliquant une certaine hiérarchie
dans la maîtrise des risques. La priorité est donnée :
 à l’élimination du danger devant le contrôle du danger,
 au contrôle du danger devant l’utilisation des équipements de protection
personnels.
L’adoption d’une approche holistique est importante dans le but de s’assurer que les
mesures de réduction du risque adoptées pour contrôler un certain danger
n’augmentent pas de façon disproportionnée les risques liés à d’autres dangers, ni
ne compromettent les mesures de contrôle du risque qui y sont associés. Quand cela
est approprié, l’équilibre entre les risques pour les employés et les risques pour le
public doit être pris en compte. Il en est de même pour l’accroissement du risque lors
des situations d’urgence.
Dans le document “Guidance on ‘as low as reasonably practicable’ (ALARP)
decisions in control of major accident hazards (COMAH)”, les trois principes
importants suivants sont définis [27] :
Principe 1
"Le HSE (Health and Safety Executive) s’attend à ce que les contrôles appropriés
soient mis en place pour contrôler tous les dangers significatifs et que ces contrôles,
au minimum, doivent suivre les bonnes pratiques faisant autorité, indépendamment
des niveaux de risques spécifiques estimés."
Principe 2
"La zone qui se trouve entre les régions inacceptable et largement acceptable est la
région tolérable. Les risques dans cette région sont caractéristiques des risques
provenant d’activités que les gens sont préparés à tolérer dans le but d’en tirer un
certain profit, sous réserve que :
 La nature et le niveau des risques soient correctement évalués et que les
résultats de l’évaluation soient correctement utilisés pour déterminer les
mesures de contrôle ;
 Les risques résiduels ne soient pas excessivement élevés et maintenus dans
la région ALARP ;
 Les risques soient régulièrement réévalués pour s’assurer qu’ils sont ALARP,
par exemple, en déterminant si des contrôles plus poussés ou nouveaux
44
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
doivent être mis en place pour prendre en compte des éventuels
changements (nouvelles connaissances en matière de risque et nouvelles
techniques de réduction et d’élimination des risques)."
Principe 3
"Le niveau de risque individuel et les préoccupations sociétales engendrés par une
activité ou un procédé doivent être pris en compte quand il s’agit de décider si un
risque est acceptable, tolérable ou largement acceptable" et "les dangers qui
gênèrent … des risques individuels gênèrent également des préoccupations
sociétales et ces dernières jouent souvent un rôle plus important dans la prise de
décision pour savoir si un risque est inacceptable ou pas".
5.2 Premières considérations relatives à la sécurité
Les risques professionnels correspondent aux dangers et aux risques inhérents à
certains emplois ou lieux de travail. Les problèmes relatifs à la santé et à la sécurité
au travail doivent être pris en compte dans une évaluation complète des dangers et
des risques, comprenant par exemple une étude de danger du type HAZID, une
étude HAZOP, ou d’autres études d’évaluation de risques. Les BGPs présentent des
risques professionnels de différentes natures : physiques, chimiques,
environnementaux, mécaniques, psychosociaux, etc… La plupart de ces dangers ne
sont pas spécifiques aux BGPs, par exemple : chutes de plain-pied, circulations
internes, effondrement et chute d’objets, les transports sur le lieu de travail,
électricité, bruit, vibrations, foudre, air comprimé, fluides sous pression, espaces
confinés, stress lié à la température du lieu de travail (chaleur ou froid), concassage,
broyage, frottements et abrasions, mouvements de véhicules, impacts, éléments
mobiles, stress au travail, etc…
Les opérateurs/exploitants doivent être conscient de ces différents aspects des
risques professionnels et des réglementations correspondantes et prendre les
mesures de sécurité appropriées.
Le Health and Safety Executive (UK) fournit sur son site internet une liste des
dangers qui doivent être pris en considération sur le lieu de travail. Des directives
relatives à la prévention et la gestion de ces dangers y sont également disponibles.
L’Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS) propose également un guide
sur les différents types de risques professionnels à l’adresse suivante :
http://www.inrs.fr/htm/frame_constr.html?frame=/INRSPUB/inrs01.nsf/IntranetObject-accesParReference/ED%20840/$File/Visu.html
Un guide similaire est disponible en allemand ("Ratgeber zur Ermittlung
gefährdungsbezogener Arbeitsschutzmaßnahmen im Betrieb) sur le site internet du
German Federal Institute for Occupational Safety and Health (BAuA):
http://www.baua.de/nn_12456/de/Publikationen/Sonderschriften/2000/S42.html?__nnn=true
Chaque activité peut présenter des risques professionnels inhérents et spécifiques.
Ce chapitre met en avant les dangers spécifiques aux procédés de gazéification, tel
que les incendies, les explosions/déflagrations, les substances toxiques, etc.
Dans ce chapitre, une attention particulière sera portée sur l’identification des
mesures de précaution à prendre en matière de santé et de sécurité. Ces mesures
45
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
sont basées sur l’expertise des membres du consortium et de consultants externes,
qui se réfèrent à des informations généralement disponibles et à des informations
recueillies lors des études de cas. Comme indiqué dans le Chapitre 1, certains
groupes cibles peuvent avoir des conflits d’intérêts, comme par exemple utilisateur
final contre autorité compétente en matière de permis, ou constructeur contre
propriétaire d’usine. Par conséquent, il est nécessaire d’avoir une compréhension
aussi complète que possible des préoccupations relatives aux aspects HSE et des
meilleures pratiques acceptées par la communauté internationale.
5.3 Bonnes pratiques d’ingénierie et de fonctionnement
De bonnes pratiques de conception et de construction, se basant sur une évaluation
des risques et/ou une étude HAZID/HAZOP convenables, sont obligatoires pour
mettre une usine de gazéification de biomasse sur le marché. La plupart des
évaluations des risques offrent une vue d’ensemble des risques et n’est pas
destinée à être exhaustive sous tous ses aspects. Ces évaluations de risque peuvent
créer des problèmes de responsabilité et générer une fausse impression de sécurité.
Les paragraphes suivants donnent une vue d’ensemble des bonnes pratiques
d’ingénierie, et ne sont pas obligatoires pour tous les types de gazogène (ex. les
problèmes de sécurité sont différents si le gazogène fonctionne en sur-pression ou
sous-pression, etc.).
5.3.1 Bonnes pratiques pour la construction des bâtiments de l’usine
Lors de la conception des bâtiments de l’usine de gazéification, un certain nombre
d’éléments relatifs à la santé, la sécurité et l’environnement doit être considéré :
Le lieu de stockage du combustible doit être physiquement séparé du
bâtiment de gazéification (dans un local différent ou en utilisant un rideau
coupe-feu de haute performance).
Pour des raisons de sécurité, les locaux abritant le personnel et la salle de
contrôle doivent être séparés du reste de l’usine à cause des risques
d’explosion, d’incendie et d’émission de gaz toxiques.
Les salles de contrôle doivent être équipées de ventilation à pression positive
(une attention particulière doit évidemment être portée au lieu de prise d’air).
Le bâtiment de gazéification doit être bien ventilé et les débits contrôlés ou
vérifiés dans les zones opérationnelles critiques.
Le bâtiment de gazéification doit être équipé d’au moins deux chemins
d’évacuation vers l’extérieur.
La directive ATEX requiert que les zones classées à risque soient identifiées
avec un panneau d’avertissement. Le panneau doit être triangulaire, noir sur
fond jaune avec le texte EX et affiché à chaque point d’entrée d’atmosphère
explosive. Il est recommandé qu’une étude soit menée pour identifier les
zones qui doivent être contrôlées selon cette réglementation.
Les équipements bruyants qui excèdent un certain niveau sonore, tels qu’un
compresseur ou un moteur, doivent être placés dans des locaux/cabines
insonorisés.
5.3.2 Bonnes pratiques pour les équipements du procédé
Il relève de la responsabilité du constructeur d’avoir de bonnes pratiques d’ingénierie
pour la conception des équipements du procédé. Si l’usine est correctement conçue
en accord avec la Directive Machine, les dangers de base devraient être éliminés.
46
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Choix des matériaux
Les réacteurs, les vannes et les tuyauteries doivent être fabriqués à partir de
matériaux de bonne qualité.
Le gazogène et le système de refroidissement de gaz doivent être fabriqués
en acier inoxydable résistant à la chaleur ou un autre matériau approprié.
Étanchéité au gaz
L’étanchéité au gaz est importante pour éviter des fuites de gaz et les entrées d’air,
entraînant la formation de mélanges explosifs et/ou le dégagement de gaz toxiques.
Les bonnes pratiques d’ingénierie suivantes sont appropriées pour assurer une
étanchéité au gaz :
L’utilisation de connexions soudées est préférée à l’utilisation de brides de
raccord, en particulier pour les conduites de plus de 500C. Dans tous les cas,
des joints (pour des brides de raccord) appropriés doivent être utilisés
(matériaux à résistance chimique et thermique);
Toutes les conduites et appareils de mesures doivent être fabriqués dans un
matériau adéquat ;
Des matériaux adéquats doivent être utilisés pour leur propriété en matière de
résistance aux produits chimiques, à la température, aux pressions, à la
corrosion et aux particules.
Vannes
Toutes les entrées d’air et sorties de gaz du gazogène (y compris la section
d’alimentation en combustible), de la torchère et du moteur doivent être
équipées de dispositifs d’isolement ou de vanne anti-retour de flamme en
série (l’un après l’autre sur la même ligne).
Lorsque des vannes sont en contact avec les gaz issus de la gazéification ou
de la pyrolyse, elles peuvent se bloquer.
Les vannes utilisées pour assurer la sécurité en cas de pannes et d’arrêt
d’urgence doivent être de type "fail-safe".
Les vannes sur les conduites d’air, les filtres et cyclones doivent être équipées
de microrupteurs.
Un mauvais réglage des vannes manuelles ne doit pas être rendu possible.
Un dysfonctionnement des vannes clés doit pouvoir être détecté.
Appareils électriques
Il est recommandé que toutes les conduites de gaz soient mises à la terre.
Les automates programmables industriels (API) doivent être correctement mis
à la terre pour éviter les dysfonctionnements et les incidents.
Une séparation galvanique de l’alimentation électrique des dispositifs de
mesure est fortement recommandée.
Les APIs doivent être alimentés par une alimentation sans interruption (ASI,
ou en anglais UPS, Uninterruptible Power Supply).
Il est recommandé de dupliquer les points de mesure sur les unités clés de
l’usine (température et pressions critiques, etc.). Un système de contrôle
secondaire doit pouvoir être utilisé en cas d’urgences ou de panne des APIs
principaux.
Les conduites d’alimentation en air/gaz du moteur doivent être mises à la
terre. Des câbles blindés doivent être utilisés pour éviter les pannes
47
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
électriques qui peuvent conduire à un retour de flammes dans le système
d’alimentation.
Dans des équipements susceptibles de contenir un mélange gaz/air,
l’instrumentation et les équipements électriques doivent être compatibles Zone
1, autrement les équipements doivent être sécurisés. Dans le gazogène, les
équipements doivent être compatibles Zone 2. De nombreuses usines ont été
construites dans des zones découvertes. Le zonage étant fonction de la
ventilation du bâtiment, une étude pour déterminer le zonage adéquat pour
chaque partie de l’usine est vivement recommandée.
Les équipements suivants doivent être équipés d’interrupteurs de sécurité et
de disjoncteurs locaux :
 Éléments rotatifs et interrupteurs
 Tableaux de distribution
 Dispositifs de protection contre les surpressions
 Vannes critiques avec accès aux équipements contenant du gaz tels
que les dispositifs d’alimentation en combustibles, cyclones et
systèmes de retrait des cendres.
L’utilisation de boutons d’arrêt d’urgence (E-Stops) doit être prise en
considération.
Dispositifs de contrôle et de sécurité
Il est recommandé d’installer des détecteurs de gaz dans les locaux habitant
des équipements qui contiennent des gaz issus de la gazéification ou de la
pyrolyse. Ces détecteurs de gaz doivent être équipés d’un affichage et d’une
alarme réglée à 25/50 ppm pour CO.
Les capteurs de pression et de température faisant partie du système de
sécurité doivent être doublés ou triplés. La probabilité de panne doit être
estimée en fonction du type (ou degré) d’installation et d’utilisation.
Les échangeurs de chaleur gaz/air peuvent constituer des sources de danger
en cas de fuite entraînant la mise en contact des deux fluides, par ex. à cause
de fissures dues à la chaleur ou à la corrosion. Il en est de même pour les
joints de dilatation dans les longues conduites soudées. Les dangers liés à
ces types de dysfonctionnements devraient être évités par l’utilisation
d’équipements bien conçus et par l’utilisation de capteurs de température et
d’oxygène en aval permettant de détecter les fuites.
La modification des dispositifs de sécurité ne doit pas être rendue possible.
Touts les niveaux d’alarme doivent être spécifiés dans le manuel avant la
mise en marche de l’usine.
Les dispositifs de mesure de température doivent être installés avant et après
l’installation des principaux composants du réacteur principal. Les
températures de fonctionnement préférables et permises doivent être à la
disposition des opérateurs dans les documentations adéquates. Ces
températures doivent être sécurisées par des niveaux d’alarme appropriés.
48
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Éléments rotatifs ou mobiles
Les éléments mobiles de l’usine, tels que les courroies transporteuses, les
moteurs peuvent générer un risque d’explosion de gaz. Ils doivent être
protégés, équipés d’indications visibles et d’arrêts d’urgence.
Lorsque l’installation est momentanément à l’arrêt (en stand-by), les
surpresseurs et autres éléments rotatifs sur les lignes de gaz doivent être
entretenus. Autrement, ceux-ci peuvent être sujets à la corrosion ou se
bloquer sous l’effet de la condensation de composés goudronneux, et
entraîner une panne du système.
Surfaces chaudes
Il peut y avoir plusieurs surfaces chaudes dans l’usine qui peuvent générer un
risque d’explosion de gaz ou de poussières. Ces surfaces chaudes peuvent
également présenter un risque de brûlure pour les opérateurs. Les
équipements de l’usine qui génèrent un risque lié à leur température élevée
doivent être correctement identifiés et protégés de façon à réduire ce risque.
Les opérateurs doivent recevoir une formation sur les risques reliés aux
surfaces chaudes et l’utilisation des équipements de protection individuels (ex.
gants, vêtements isolants, etc).
Torchage
La torchère, ou tout autre dispositif similaire pour brûler les gaz, est utilisée
quand la qualité du gaz ne permet pas son utilisation dans le moteur à gaz, ou
en cas de panne du moteur à gaz.
En cas de blocage des vannes en contact avec le gaz de gazogène, les gaz
doivent être automatiquement évacués vers la torchère.
Les réacteurs de gazéification devront générer du gaz et l’évacuer vers le
moteur, tout en purgeant les conduites de gaz entre le gazogène et le moteur.
Au démarrage, le mélange de gaz passera donc toujours par la limite
inférieure d’explosivité et la limite supérieure d’explosivité.
La torchère doit être équipée de :
o un système d’allumage automatique ;
o un système de contrôle de flammes avec alarme ;
o des joints d’eau ou arrête flammes.
Une étude HAZOP est recommandée pour comprendre les problèmes liés au
torchage des gaz et identifier les mesures de sécurité appropriées (ex. purge au gaz
inerte).
Équipement de sécurité
Les équipements de sécurité et outils suivants devraient être présents dans chaque
pièce (ou bâtiment) de l’usine :
Alarme incendie et dispositifs d’extinction, conformes aux spécifications
techniques internationalement reconnues et adaptés à la nature et aux
quantités de matériaux combustibles et inflammables stockés dans l’usine.
Système de détection de CO
Matériel de lutte contre l'incendie
Équipement de protection individuel : casques anti-bruits, lunettes de
protection, gants, équipements respiratoires, détecteurs personnels de CO
Équipement d’urgence : douche, trousse de secours
49
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
5.3.3 Recommandations pour les procédures d’opération et de contrôle
Les procédures importantes de contrôle et d’opération, qui doivent être prise en
considération, comprennent les procédures de démarrage (à chaud ou à froid), de
fonctionnement normal, d’arrêt normal, d’arrêt d’urgence. Ces procédures doivent
être prises en compte dans l’étude HAZOP et décrites dans le manuel d’opération et
de maintenance.
Il est recommandé de développer et de mettre en œuvre des procédures
systématiques de démarrage, de fonctionnement normal et d’arrêt normal pour
l’usine de gazéification dans son ensemble (préchauffage, allumage du gazogène,
fonctionnement normal, etc.) pour éviter les erreurs humaines lors des opérations
manuelles. Des procédures du type "fail-safe" doivent faire partie intégrante du
concept de fonctionnement de l’usine.
Procédures de démarrage normal et d’arrêt
Au démarrage, il est recommandé purger les composantes du système
(conduites, …) au gaz inerte (ex. azote) pour en retirer l’oxygène.
Comme le montre l’expérience, la plupart des accidents ont lieu lors des
opérations de démarrage et d’arrêt. Les opérateurs doivent être avisés de ne
pas rester à proximité des composants du système (gazogène, cyclones,
filtres, etc.…) qui contiennent des substances inflammables pendant ces
opérations.
Lors du démarrage de l’usine, lors d’un arrêt d’urgence ou en cas de blocage
de vannes, les gaz doivent être automatiquement évacués vers la torchère.
Si le moteur à gaz doit être arrêté pour quelconque raison, tout gaz résiduel
doit être évacué automatiquement vers la torchère (action de vannes) par le
système d‘automatisation et de contrôle. Si le moteur ne peut être redémarré
(après deux tentatives), la procédure d’arrêt d’urgence doit être lancée.
Procédure de fonctionnement normal
Les procédures pour les interventions manuelles pendant le fonctionnement
normal de l’usine doivent être correctement consignées dans le manuel des
opérations et de maintenance.
Procédure d’arrêt d’urgence
Les résultats des études Hazid et Hazop doivent être pris en compte lors du
développement du manuel d’opérations de l’usine et lors du choix des
contrôles SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition
_
télésurveillance et acquisition de données) appropriés.
Les mesures d’arrêt d’urgence doivent normalement inclure :
o Arrêt de l’alimentation du gazogène en combustible
o Arrêt de l’alimentation en air du gazogène
o Déviation du gaz vers la torchère
o Remarque : l’inertage à l’azote du gazogène n’est pas efficace, ce
dernier contenant de larges quantités de combustible et de charbon.
Des procédures d’évacuation doivent être en place
Les opérateurs et les visiteurs doivent recevoir, pendant leur initiation, une
formation appropriée sur les procédures d’évacuation et les procédures
d’urgence.
Pendant les opérations de maintenance de l’usine, les opérateurs doivent
éviter tout contact avec des liquides toxiques et l’inhalation de gaz toxiques ou
50
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
suffocants. Les opérations de maintenance doivent être correctement
documentées et les opérateurs doivent suivre les procédures mises en place.
5.3.4 Précautions supplémentaires
Il est recommandé d’appliquer les précautions supplémentaires suivantes :
Les opérateurs doivent être conscients qu’il peut arriver fréquemment que les
composés goudronneux et de vapeur d’eau se condensent dans la conduite
de gaz de gazogène, les réacteurs et les vannes. La conception de l’usine et
les procédures de maintenance doivent prendre cela en compte. Pour cela
une bonne compréhension des effets de la température et de la pression sur
la condensation des composés en phase vapeur est nécessaire.
De la condensation peut se produire au niveau du mélangeur air/gaz
précédant le moteur à gaz, quand par exemple la température extérieure est
basse ou l’air très humide. Les condensats peuvent être à l’origine de
phénomènes similaires aux coups de bélier (steam hammer or knocking) qui
peuvent endommager le moteur à gaz. Une bonne pratique consiste à
contrôler la température de l’air – préchauffer l’air si nécessaire – et à
contrôler l’humidité du gaz entrant dans le mélangeur. Pour les moteurs
modernes contrôlés électroniquement, cela est moins pertinent.
Les composants de l’usine doivent être capables de résister aux surpressions
mais également aux sous-pressions. En effet des sous-pressions peuvent se
produire par refroidissement après l’arrêt de l’usine.
5.4 Problèmes liés à la sécurité
Plusieurs évènements dangereux peuvent survenir, ayant différentes conséquences.
Les principaux problèmes5 de sécurité pendant le fonctionnement et/ou la
maintenance des usines de gazéification sont liés à :
Toxicité/asphyxiation (ex. dégagements incontrôlés de gaz et liquides
potentiellement dangereux),
Explosions/déflagrations.
Incendie,
Erreur humaine.
Pour chaque problème de sécurité, les paragraphes suivants décrivent :
Les lieux et les instants auxquels les problèmes peuvent survenir,
L’impact potentiel de ces problèmes, et
5
Plusieurs autres événements peuvent se produire, mais ils ne sont pas déterminants pour la santé,
la sécurité et l’environnement. Ces dangers mineurs sont décrits dans le tableau 4.1 et l’Annexe C.
51
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Les mesures de correction possibles permettant de mettre en œuvre de
meilleures pratiques.
5.4.1 Explosion / déflagration
Quand:
Les explosions de gaz peuvent survenir dans les usines de gazéification
quand un mélange de gaz combustibles (CO, H2 et hydrocarbures supérieurs)
et d’oxygène, dans l’intervalle d’explosivité correspondant, rencontre une
source d'inflammation.
Une usine de gazéification passe de manière routinière par la limite inférieure
d’explosivité (LIE) et la limite supérieure d’explosivité (LSE). La concentration
limite en oxygène dépend de la composition du gaz de gazogène, de
l’humidité, de la température et de la pression. Pour H2 et CO, à température
ambiante et pression atmosphérique, la concentration limite en oxygène est
d’environ 4%. Ces conditions dangereuses peuventêtre réunies en particulier
pendant le démarrage, l’arrêt et la situation d’urgence correspondant à une
entrée d’air incontrôlée (ex. présence de fuites).
Une atmosphère explosive peut se former suite à une perte de confinement
de liquides inflammables. Cela dépend de la volatilité du liquide, du point
d’éclair, de la densité de vapeur. Une attention particulière doit être portée aux
milieux auxiliaires stockés sur site.
Les explosions de poussière peuvent survenir dans les usines de gazéification
quand un mélange de poussières et d’air, dans des concentrations
particulières, rencontre une source d'inflammation. La sévérité des explosions
dépend de plusieurs paramètres tels que la taille des particules, le degré de
confinement du bâtiment, etc.
Une attention particulière doit être portée aux mélanges hybrides,
combinaison de poussières et de gaz/vapeurs inflammables.
Les sources d'inflammation potentielles comprennent l’électricité statique, les
particules incandescentes (résidus charbonneux, biomasse partiellement
convertie), les étincelles d’origine électrique ou mécanique (venant d’un
moteur électrique d’un surpresseur par exemple), travaux à haute température
(soudure, découpe, meulage, sciage), les surfaces chaudes, autoinflammation de couches de poussière et flamme nue.
Les gaz issus de la gazéification peuvent s’enflammer spontanément (autoinflammation) au-dessus de ca. 600 – 650°C. Si une petite quantité d’air est
ajoutée au gaz à haute température, ou vice versa, une combustion se produit
à l’interface air/gaz. Si l’air et le gaz se mélangent sans qu’il n’y ait réaction
immédiate et que ce mélange s’enflamme par contact avec une source
d'inflammation externe, telle qu’une étincelle ou une particule incandescente,
une explosion de gaz peut avoir lieu. La vitesse de réaction et le pic de
pression dépendent du degré de turbulence et de confinement du mélange
gazeux.
Où :
Dans les sections de l’usine sujettes à des augmentations de pression (ex.
après un surpresseur), il existe un risque de fuite de gaz dans l’atmosphère.
L’explosion pourrait dans ce cas se produire à l‘extérieur de la section
concernée. Pareillement, une souspression peut entraîner une entrée d’air à
l’intérieur d’une section de l’usine et une explosion peut y avoir lieu.
52
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Une circulation à contre sens du gaz de gazogène pourrait avoir lieu en cas
de fonctionnement défectueux des vannes et ainsi générer un danger.
Bien que le gazogène fonctionne dans des conditions sub-stœchiométriques,
des concentrations plus élevées en oxygène localisées peuvent se produire,
ce qui peut résulter en une augmentation rapide de température et en une
formation de mélange explosif. Cependant, à températures élevées, la
pression maximum d’explosion diminue et une déflagration classique à faible
vitesse (“Verpuffung”) peut survenir.
Dans la section de lavage de gaz, une éventuelle explosion serait sévère à
cause du volume important de gaz. Dans la plupart des cas, l’inflammation
serait causée par des éléments incandescents (charbon/cendre) entraînés
avec le gaz brut.
Dans la torchère, un phénomène de retour de flamme vers la section de
lavage des gaz peut survenir.
Dans la section d’alimentation en gaz du moteur dans le cas où un retour de
flamme du moteur se produirait.
Dans la section de retrait des cendres dans le cas où des cendres riches en
carbone serait produites.
Pendant les opérations de réparation (en particulier, soudure, découpe,
meulage, sciage). Si le système contient encore du gaz, une explosion
pourrait survenir.
Dans la zone de stockage du combustible, dans la section d’alimentation en
combustible et aux endroits où une quantité importante de poussière est
présente, une explosion peut survenir suite à la formation d’un nuage de
poussière. Cela dépend de la nature de la biomasse traitée et de la taille des
particules.
Une attention particulière doit être portée aux milieux auxiliaires tels que gaz
naturels ou gaz propane. Comme ces fluides sont stockés sous pression, un
risque de fuite de gaz existe.
Ce qui se passe:
Dans la plupart des cas, il se produit des explosions mineures appelées
déflagration à faible vitesse (“Verpuffung” en allemand), causées par des
opérations instables où un mélange explosif localisé est présent pendant une
courte période.
En théorie et en pratique, il est connu que la pression dans le système
résultant d’une explosion dépend de la composition du gaz de gazogène et de
la température à l’endroit où se produit l’explosion/déflagration.
La pression résultant de l’explosion de mélanges poussière (bois)/air est
similaire à celle des mélanges gaz/air. Les explosions de poussière peuvent
être sévères principalement à cause du volume important de mélange explosif
obtenu lorsqu’une grande quantité de poussière est dispersée dans l’air. La
sévérité des explosions dépend du degré de confinement, qui, dans le cas des
BGPs, est le plus élevé dans les équipements où les gaz sont présents (et
non les poussières).
Une explosion de gaz ou de poussière peut causer des dommages importants
aux bâtiments, aux équipements et au personnel.
Une explosion de gaz ou de poussière peut être à l’origine d’un incendie.
53
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Mesures de réduction possibles :
Les mesures suivantes sont spécifiques aux usines de gazéification de biomasse :
Les usines de gazéification doivent être conçues, construites et exploitées
selon les normes internationales relatives à la prévention et au contrôle des
risques d’incendies et d’explosion. Cela inclus les dispositions relatives aux
distances de sécurité à appliquer entre les réservoirs dans l’usine et entre
l’usine et les bâtiments adjacents.
Des procédures de sécurité doivent être mises en œuvre pour l’exploitation et
la maintenance de l’usine. Cela comprend l’usage de vannes de type fail-safe,
de procédure d’arrêt d’urgence et d’équipements de détection.
Selon la réglementation ATEX, il y a trois types de mesures pour réduire le risque
d’explosion :
Mesures primaires, qui consistent à éviter la formation des atmosphères
explosives,
Mesures secondaires, qui consistent à éviter les sources d'inflammation, et,
Mesures tertiaires, qui consistent à atténuer les effets des explosions.
De plus, des mesures générales sont à considérer.
Mesures primaires: éviter la formation des atmosphères explosives :
o Dans les sections de l’usine où des surpressions se produisent, les
fuites de gaz peuvent mener à une libération de CO et H2 dans
l’atmosphère. Dans le cas opposé, lors de sous-pressions, O2 peut
pénétrer dans la section de l’usine. Par conséquent, des capteurs à
oxygène (sondes à oxygène) doivent être installés à l’intérieur du
système (parties en contact direct avec le gaz) pour y contrôler le
niveau de O2 et des détecteurs de CO dans les parties extérieures du
système (parties en contact direct avec l’atmosphère) pour y mesurer le
niveau de CO. La valeur maximale de O2 au lieu d’échantillonnage doit
être définie en prenant en considération les limites d'inflammabilité et
les effets de dispersion dus à la géométrie de l’équipement. (Référence
faite à la norme BGR 1046, qui traite des bonnes pratiques en terme de
choix de brides de raccordement, de joints, etc.)
o Lors de la mise en route, la formation d’atmosphère explosive peut être
évitée en fonctionnant en mode "combustion" ou en réalisant une purge
à l’azote.
o Après l’arrêt et le refroidissement, le système entier doit être purgé à
l’azote (inerte). Les purges avec de l’air sont également utilisées, mais
cela n’est pas recommandé car cela impliquerait l’élimination préalable
des sources d'inflammation (mesure secondaire).
6
BG-Regel 104 „Berufsgenossenschaftliche Regeln für die Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit Explosionsschutz-Regeln“, Ausgabe Juli 2008, SMBG
54
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
o Le contrôle des poussières est important pour éviter la formation
d’atmosphères explosives :
Un bon entretien des locaux est un paramètre clé pour éviter la
formation d’atmosphères explosives. Cela comprend le retrait
des dépôts de poussières et l’entretient des sols.
Les locaux doivent être bien ventilés.
L’usage de gaz inerte peut aussi être considéré, si cela est
approprié.
Mesures secondaires : éviter les sources d'inflammation:
o Une mise à la terre correctement réalisée peut prévenir l’accumulation
de charges électrostatiques et les risques liés à la foudre ( cela
comprend les procédures formelles d’utilisation et de maintenance des
connexions à la terre).
o L’utilisation d’installations électriques à sécurité intrinsèque et d’outils
anti-étincelants est recommandée.
o Les opérations de réparation telles que les travaux à haute température
(soudure, découpe, meulage, sciage) doivent être sujets à un système
d’autorisation de travail (permis de feu) et à des procédures
particulières. Les substances inflammables doivent être retirées (et la
formation d’atmosphères ou mélanges explosifs doit être prévenue) lors
de la réalisation de tels travaux.
o Le retour de flamme de la torchère peut être évité en utilisant un joint
d’eau comme dispositif arrête-flamme (référence EN 12874).
o Le zonage ATEX permet de déterminer le type ou la catégorie
d’équipement à utiliser. Lorsque les zones ont été déterminées, il est
nécessaire (en second lieu) d’évaluer les sources d'inflammation
potentielles dans ces zones. Le zonage pour les lieux où une
atmosphère explosive peuvent se former doit se conformer à la
Directive ATEX 1999/92/CE. Il est recommandé de considérer les
sections suivantes pour le zonage7 :
Stockage du combustible (risques d’explosion de poussières),
Alimentation en combustible,
Système de retrait de cendres et poussières,
Système d’épuration d’eaux usées,
Torchères et systèmes d’allumage auxiliaires,
Moteur à gaz et gaz d’échappement,
Trou d’homme, trou d’inspection et lieux de prise d’échantillons,
Points de mesure et d’instrumentation.
7
Les mélanges explosifs sous des conditions non-atmosphériques, ex. à température élevée, ne sont
pas dans le champ d’application de la Directive 1999/92/EC, auquel cas le zonage peut ne pas être
approprié. Les conditions de formation de tels mélanges explosifs ainsi que les mesures de sécurité
appropriées doivent être étudiées séparément.
55
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Stockage de gaz liquéfiés
Le zonage ATEX est basé sur une évaluation des risques d’explosion. De
nombreuses usines ont été construites dans des zones découvertes. Le
zonage étant fonction de la ventilation du bâtiment, une étude pour
déterminer le zonage adéquat pour chaque partie de l’usine est vivement
recommandée.
Mesures tertiaires : mitigation des effets de l’explosion. Il existe des mesures
tertiaires appropriées aux usines de gazéification:
o Construction d’un système qui puisse supporter la pression générée
par une explosion : une pression d’explosion d’environ 8 bars a été
évaluée dans le cas d’une enceinte unique (non interconnectée).
Cependant, la pression maximale d’explosion atteinte dans des
enceintes interconnectées sera plus élevée que la pression maximale
d’explosion atteinte dans une enceinte unique. Ce phénomène, connu
sous le nom de "pressure piling", doit être pris en compte lors du calcul
de la pression maximale d’explosion.
o Utilisation de dispositifs arrête-flammes sous la forme de joint d’eau.
o Utilisation de dispositifs de décharge d'explosion9.
Autres mesures générales :
o Fumer doit être formellement interdit. Le personnel doit en être formé
en conséquence (panneaux "ne pas fumer", formation).
o Le système entier doit être purgé avant l’allumage lors de la mise en
route soit par utilisation d’un excès d’air, soit par un volume de gaz
inerte 6 fois plus important que le volume du système.
5.4.2 Incendie
Quand et où:
Une explosion peut générer un incendie.
L’auto-inflammation d’un empilement de biomasse humide peut être à l’origine
d’un incendie. Ce phénomène peut survenir suite à l’accumulation de chaleur
(générée par combustion) au sein de l’empilement, si celui-ci est de taille
importante. Il est peu probable que ce phénomène d’auto-échauffement se
produise pour des empilements de petite taille.
9
Les dispositifs du type disques de rupture ne sont pas recommandés à cause de leur petite surface
d’évacuation et de leur coût. Avec de tels dispositifs, la directive ATEX requiert l’isolation de la section
concernée des autres sections du système en installant des arrête-flammes en amont et en aval. Cela
tend à compliquer le système dans son ensemble. Dans la pratique des évents du type "spring loaded
door" sont utilisés mais ne donnent pas satisfaction. En effet ils peuvent s’encrasser (goudron et
poussière) et ainsi se bloquer. Référence faite aux normes EN 14994 (Systèmes de protection par
évent contre les explosions de gaz- 2006) et EN 14797 (Dispositifs de décharge d'explosion. – 2005).
56
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Dans le cas d’une augmentation de température au-delà des températures
maximales permises.
Des étincelles produites par des travaux à haute température (soudure,
découpe, meulage, sciage) ou autres, peuvent générer un incendie.
Un incendie peut être généré au niveau du système d’extraction de cendres
chaudes.
Lors de la phase de décélération du moteur, un mauvais réglage de l’allumage
peut mener à la formation d’un mélange riche dans le collecteur
d’échappement. Ce mélange peut être suffisamment chaud pour s’enflammer
spontanément, si la quantité d’air présente le permet. Si l’allumage survient
trop tard, un retour de flamme vers le carburateur peut survenir. Si l’allumage
survient trop tôt, il peut y avoir un retour de flamme vers la soupape
d’admission, ce qui l’endommagerait. Ces problèmes sont néanmoins moins
probables avec les moteurs modernes équipés de systèmes de contrôle
intégrés.
Une panne du système anti-retour de flamme (vannes, vanne rotative, double
organe de fermeture) due à un corps étranger, une anomalie dans le dosage
de l’alimentation en combustible (appareil ou procédure), etc. peut créer un
incendie.
L’écoulement accidentel de liquides inflammables peut générer un incendie si
une source d'inflammation est présente.
Ce qui se passe:
Blessures physiques,
Dégâts ou destruction de l’usine et d’autres bâtiments,
Peut constituer une source d'inflammation pour une explosion,
Dégagement de fumées toxiques.
Mesures de réduction possibles:
Le combustible doit être stocké dans une enceinte fermée résistante au feu ou
dans un local ou bâtiment distinct.
Une cloison ignifugée (avec un temps de résistance au feu spécifié) entre le
stockage du combustible et le gazogène peut être requise, en fonction des
réglementations locales en vigueur en matière de protection incendie.
L’installation de systèmes anti-retour de flammes au niveau du gazogène, de
la torchère et de l’admission d’air dans le moteur peut être requise par les
réglementations nationales en vigueur. Un système humide d’extraction de
cendres chaudes (prévention du risque incendie généré par les particules
incandescentes) ou un inertage à l’azote au niveau de la vis d’extraction de
cendres sont recommandés.
Il est recommandé de contrôler la température de l’empilement de
combustible.
Une ventilation importante (ventilation naturelle de préférence) est
recommandée.
Un système d’alarme incendie et d’extinction, conforme aux spécifications
techniques internationalement reconnues, et adapté à la nature et aux
quantités de matériaux combustibles et inflammables stockés dans l’usine,
doit être utilisé.
57
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Les locaux aménagés pour le personnel doivent être protégés par des murs
coupe-feu ou être situés à une distance adéquate des unités ou le risque
d’incendie est important.
La prise d’air des systèmes de ventilation doit prévenir toute pénétration de
fumée ou de gaz dans les locaux aménagés pour le personnel.
Un plan sécurité incendie doit être mis en place, appuyé par des ressources et
formations nécessaires (incluant les formations à l’utilisation des équipements
de lutte contre les incendies et les exercices d’évacuation).
Des équipements de lutte contre les incendies tels que des extincteurs et des
sprinklers doivent être disponibles. (Remarque : la mise en place de système
de protection incendie doit être réalisée en coordination avec un expert de
l’autorité compétente). Les équipements fixes peuvent également inclure les
extincteurs à mousse et des systèmes de protection incendie automatiques ou
manuels.
Tous les équipements de lutte contre les incendies doivent être rangés dans
un endroit sûr de l’usine, être protégés par des murs coupe-feu ou être situés
à une distance adéquate des unités ou le risque d’incendie est important. Les
équipements de détection d’incendie doivent être aptes à être utilisés dans un
environnement poussiéreux pour éviter les fausses alarmes ou le
déclenchement accidentel des systèmes de lutte contre les incendies.
5.4.3 Dispersion accidentelle de liquide toxique
Quand:
En cas de fuites dans la section de refroidissement des gaz.
En cas de fuites au niveau des enceintes/réservoirs de stockage de liquide
toxique.
Pendant les opérations de maintenance de la section de refroidissement des
gaz.
Où:
Les vapeurs d’eau et de goudron condensées peuvent être toxiques. Cela
peut être le cas en particulier au niveau des systèmes de traitement humide
des gaz (wet scrubbing).
Les liquides utilisés lors du lavage des gaz et autres liquides utilisés pour la
dissolution du goudron ou la lubrification d’éléments mobiles couverts de
goudrons (y compris certains dégraisseurs industriels) peuvent être toxiques
et caustiques.
Ce qui se passe:
Le contact avec les liquides toxiques/caustiques peuvent entraîner des
blessures physiques, la suffocation, l’irritation des yeux et/ou des voies
respiratoires.
Le liquide peut s’évaporer créant un risque d’inhalation des vapeurs toxiques
associées (ex. hydrocarbures aromatiques polycycliques qui sont
cancérigènes).
Les liquides toxiques peuvent représenter un danger de pollution pour
l’environnement.
Si le liquide toxique est également inflammable, un risque de formation de
nuages de vapeur inflammable existe.
58
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Mesures de réduction possibles:
Utiliser des équipements de protection individuels (résistants aux agents
chimiques) : gants, lunettes et chaussures de sécurité.
Utiliser des masques appropriés pour prévenir l’inhalation de vapeurs
toxiques.
Ventilation importante des lieux.
Les produits stockés dans des conteneurs/réservoirs doivent être collectés et
traités par une entreprise certifiée (comme requis dans le permis).
Réduction des quantités de liquides toxiques/caustiques stockées sur site.
Kit de nettoyage.
Utilisation d’outils non-étincellants.
Inspection régulière des stockages de liquides toxiques/caustiques
5.4.4 Fuites de gaz toxique (CO, PAH)
Quand:
Des fuites de gaz toxique peuvent survenir lorsqu’une fuite ou une surpression
du système se produit. En particulier, lorsque l’usine est à l’arrêt, le système
entier est rempli de gaz toxique. Il est important de comprendre qu’après
l’arrêt (arrêt normal ou arrêt d’urgence), les réactions de gazéification ont
encore lieu pendant un certain temps. Cela peut conduire à une surpression si
le gaz n’est pas évacué. Cela s’applique particulièrement aux gazogènes à lit
fixe qui contiennent un volume important de combustible.
Pendant la maintenance de l’usine.
En cas de dispersion accidentelle de liquide toxique.
Où:
Joints d’eau en cas de surpression.
Fuites aux endroits soumis à une surpression.
Émission de gaz d’échappement.
Ce qui se passe:
Empoisonnement au CO.
Il y a un risque d’explosion associé au CO (voir 5.4.1)
Danger de suffocation (CO, PAH, …).
Toxicité à court et long termes de certains composants du gaz de gazogène,
ex. les hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH) sont cancérigènes.
Irritation des yeux ou des voies respiratoires.
Mesures de réduction possibles:
Construire un système étanche, voir 5.5.
Utiliser des détecteurs de CO portatifs pendant le fonctionnement et la
maintenance. Installer des détecteurs de CO fixes, équipés d’un afficheur et
d’une alarme réglée à 25/50 ppm, dans les locaux suivants : stockage du
combustible, gazogène et moteur à gaz.
La salle de contrôle doit être équipée d’un système de ventilation à pression
positive.
Ventiler de façon importante les locaux.
Dans le cas de dispersion de liquides toxiques volatiles, les mesures de
réduction citées dans la section 5.4.3 peuvent être appliquées.
59
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
5.4.5 Erreur humaine
Uniquement des opérateurs qualifiés et compétents doivent être autorisés à faire
fonctionner et à entretenir l’installation. Ceux-ci doivent être formés par le fournisseur
de la technologie utilisée ou recevoir une formation à leur poste basée sur le manuel
d’opération et de maintenance. Cependant, il existe plusieurs risques potentiels liés à
l’erreur humaine, tels que :
Re-programmation non autorisée du réglage des alarmes. Les niveaux
d’alarme doivent être rétablis juste après la résolution d’éventuels problèmes.
Tout changement du système de contrôle du procédé qui a un rapport avec la
sécurité doit être entrepris exclusivement par un membre du personnel
spécialement formé et doit être consigné dans un registre de sécurité. Le
manuel d’opération doit clairement traiter de ce type d’actions (ex.
changement des points de consigne d’alarmes, re-programmation, …).
Des procédures opérationnelles doivent être en place concernant le nombre
d’opérateurs nécessaire pour faire fonctionner l’usine.
5.5 Normes et Standards
Différentes réglementations existent pour la construction et l’exploitation des BGPs.
Les directives à appliquer sont listées au chapitre 3. Une liste mise à jour des
standards harmonisés relatifs aux directives européennes est disponible sur le lien
suivant :
http://ec.europa.eu/enterprise/newapproach/standardization/harmstds/reflist.html .
Les réglementations en vigueur pour l’exploitation des BGPs peuvent être
disponibles dans les législations nationales, règles techniques, etc. Elles ne sont pas
définies dans des normes ou standards (ex. EN ou ISO).
La conception, la construction et le fonctionnement en toute sécurité des usines de
gazéification sont soumis à l’approbation des services d’incendie locaux, des
autorités compétentes en charge de la délivrance de permis, et parfois de tiers tel
que des inspecteurs, des experts et/ou des autorités environnementales. Le type
exact d’agrément nécessaire varie selon le pays de l’UE en question (Chapitre 3), et
dépend des caractéristiques de l’usine tels que le pouvoir calorifique, le type de
matière première, l’emplacement de l’usine, etc.
5.5.1 Normes pour l’étanchéité au gaz
Un certain nombre de normes (standards) sont utilisés dans l’industrie chimique pour
la manipulation de substances dangereuses (toxiques ou inflammables) dans les
tuyauteries et réservoirs. Les normes pour l’étanchéité au gaz fournissent de bonnes
pratiques concernant les méthodes à mettre en oeuvre pour éviter les fuites de gaz,
détecter les fuites, etc
Les mesures techniques concernant l’usage, la conception et la maintenance des
tuyauteries sont disponibles sur le site Internet du Health and Safety Executive. Ces
mesures sont reconnues comme étant de bonnes pratiques pour les sites classés
Seveso II :
http://www.hse.gov.uk/comah/sragtech/techmeaspipework.htm
Même si les BGPs ne sont pas soumises à la réglementation Seveso II, les
recommandations données en matière d’étanchéité au gaz peuvent être considérées
comme applicables aux BGPs (telles que les valeurs de fréquences / gravité pour
60
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
l’évaluation des risques). Les normes présentées dans le Tableau 5.1 peuvent être
appropriées.
Dans la législation allemande, quelques définitions et remarques sur les "unités
étanches" sont disponibles :
 Dans le guide de bonne pratique à caractère non contraignant pour la mise en
oeuvre de la Directive 1999/92/CE, cf. glossaire et chapitre 3.2.1/remarque
sur zone 2
 Dans :
o La réglementation technique allemande sur la sécurité industrielle :
TRBS 2152 part 2, chapitre 2.4.3 ;
o La réglementation technique allemande sur les substances
dangereuses: TRGS 722, et ;
o Les règles techniques du "Berufsgenossenschaften" (responsabilité de
l’employeur, assurances / organisations professionnelles): BGR 104
"Explosion Protection" (des définitions et descriptions très similaires
sont données dans ces documents).
La Réglementation Technique Allemande (German Technical Rules) fait une
différence entre les unités "techniquement étanches" ("= technisch dicht") et les
unités "techniquement étanches en permanence" (= "auf Dauer technisch dicht").
Dans ce dernier cas, aucune fuite de substance inflammable n’est envisagée, et le
zonage n’est pas requis à proximité de cet équipement. TRBS 2152-2 etc. fournit des
exemples de types de connexions qui sont considérées comme "techniquement
étanches en permanence", ex. certains types de brides de raccordement de
tuyauterie. Dans certains cas, des mesures techniques combinées à des mesures
d’inspection et de maintenance régulières peuvent conduire à considérer un
équipement comme "techniquement étanche en permanence".
Avec un équipement considéré comme "techniquement étanche", des fuites peuvent
survenir en de rares occasions. Cela nécessitera en général une classification en
zone 2 à proximité de l’équipement/connexion concerné.
Concernant les mesures de protection environnementales, la TA-Luft fournit des
spécifications en terme de débit de fuite admissible pour les brides de raccord et les
joints d’étanchéité (chapitre 5.2.6.3). Ces spécifications s’adressent aux émissions
gazeuses de certains liquides organiques (volatiles or dangereux). Cependant, elles
ne s’appliquent pas formellement au gaz de gazogène.
Concernant les exigences techniques, la TA-Luft se réfère aux réglementations VDI
2440 (pour brides de raccordement techniquement étanches) et EN 1591-2 pour la
sélection et le design des brides de raccordement.
Ces standards peuvent également être utiles pour les brides de raccordement de
tuyauterie contenant des gaz dangereux.
5.5.2 Littérature sur le zonage et les mesures de protection contre les
explosions
Le site internet du Health and Safety Executive fournit des informations générales
sur:
 Incendie et explosion:
www.hse.gov.uk/fireandexplosion/index.htm
 Réglementation ATEX (nommée DSEAR au Royaume Uni)
61
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
www.hse.gov.uk/fireandexplosion/atex.htm
 Guide sur la réglementation ATEX:
www.hse.gov.uk/pubns/indg370.pdf
 Zonage:
www.hse.gov.uk/fireandexplosion/zoning.pdf
Des directives sont également disponibles à partir de différentes sources. Celles-ci
sont compilées dans le Tableau 5.2. Ces sources fournissent des informations sur
les mesures de protection contre les explosions (ex. EN 1127-1:2007).
Pour les besoins de ce guide, les noms des normes Européennes (EN) ont été
donnés, et les diverses dénominations nationales omises.
5.6 Documentation
5.6.1 Manuel d’opération et de maintenance
Description technique du procédé pour les parties principales de l’usine
(comme dans le chapitre 2), comportant un schéma du procédé (schéma PID)
Description des systèmes automatisés et des stratégies et procédés de
contrôle
Spécifications techniques principales
Coordonnées du constructeur
Procédures d’opération et de maintenance
o Mise en marche
o Fonctionnement normal, y compris affichages et réglages
o Fonctionnement automatique
o Procédures d’urgence
o Check-lists (tableau d’inspection et de maintenance: ce qu’il faut faire,
où et quand)
o Diagnostic des pannes
o Maintenance
Instruction HSE
o Compétences des opérateurs
o Description des dangers pendant :
le fonctionnement normal
les opérations d’inspection et de maintenance
les opérations de réparation ou de modifications
La plus grande partie des informations doit être fournie par le constructeur. Pour
certains documents, comme le permis de construire, le constructeur doit fournir des
informations sur demande. L’exploitant et le constructeur sont responsables de la
mise à jour des documents en cas de modification de l’usine ou en cas de
changement des procédures d’opérations et de maintenance, tels que l’ajustement
des réglages, etc.
62
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
5.6.2 Autres documents
Procédure d’urgence
o Check-lists (que faire, où et quand)
o Description des chemins d’évacuation
o Contacts en cas d’accident
Registre d’accidents
Liste des pièces de rechange
Journal de travail (si sous forme électronique, un système de secours doit être
mis en place)
Manuel de formation
Description détaillée de l’usine (manuel de conception)
o Description du procédé
o Schéma PID des principales étapes du procédé (opération unitaire)
o Liste des composants (contrôle des entrées / sorties)
o Analyse HAZOP (si réalisée)
o Rapport d’analyse des risques
o Liste des moteurs
o Liste des signaux
o Aménagement
Documentation des composants et schémas
Permis (de construire, environnemental, label CE, etc.)
Le tableau 5.1 montre les éléments de la documentation qui doivent être fournies par
le constructeur et par l’exploitant/propriétaire.
Tableau 5.1: Groupes cibles responsable pour la documentation
Document
Constructeur
Manuel d’opération et de maintenance
X
Manuel de formation
X
Exploitant
Mise à jour du manuel des opérations et de maintenance
X
Description et carte des chemins d’évacuation
X
Description détaillée de l’usine (Manuel de conception)
X
Registre d’accidents
X
Registre de travail
X
63
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Table 5.1: Normes pour l’étanchéité au gaz qui peuvent être applicables
Source
American Society of
Mechanical Engineers
(ASME)
Name
B31.3-2002 Process Piping
Description
Petroleum refineries; chemical, pharmaceutical, textile, paper, semiconductor, and cryogenic plants; and
related processing plants and terminals.
Content and Coverage (a) This Code prescribes requirements for materials and components, design,
fabrication, assembly, erection, examination, inspection, and testing of piping. (b) This Code applies to
piping for all fluids, including: (1) raw, intermediate, and finished chemicals; (2) petroleum products; (3)
gas, steam, air, and water; (4) fluidized solids; (5) refrigerants; and (6) cryogenic fluids. (c) See Fig.
300.1.1 for a diagram illustrating the application of B31.3 piping at equipment. The joint connecting piping
to equipment is within the scope of B31.3. Packaged Equipment Piping. Also included within the scope of
this Code is piping which interconnects pieces or stages within a packaged equipment assembly.
http://www.asme.org/
Exclusions. This Code excludes the following: (a) piping systems designed for internal gage pressures at
or above zero but less than 105 kPa (15 psi), provided the fluid handled is nonflammable, nontoxic, and
not damaging to human tissue as defined in 300.2, and its design temperature is from -29°C (-20°F)
through 186°C (366°F); (b) power boilers in accordance with BPV Code2 Section I and boiler external
piping which is required to conform to B31.1; (c) tubes, tube headers, crossovers, and manifolds of fired
heaters, which are internal to the heater enclosure; and (d) pressure vessels, heat exchangers, pumps,
compressors, and other fluid handling or processing equipment, including internal piping and connections
for external piping.
IGEM
www.igem.org.uk
IGEM
Energy Institute
Publications
http://www.igem.org.uk/Tech
nical/energyinstitute.asp
IGE/UP/1/New Edition 2 2003
Guide to non-domestic gas tightness
testing and purging standards.
IP Model Code of Safe Practice Part
13: Pressure
piping systems examination
IGE/UP/1 (Edition 2) gives practical guidance to gas operatives when engaged in strength testing, tightness testing
and purging gas pipework used in the non-domestic sector.
The purpose of this Code is to provide a guide to safe practices in the in-service examination and test of
piping systems used in the petroleum and chemical industries.
The Code gives general requirements regarding the provision and maintenance of adequate
documentation, in-service examination, the control of modifications and repairs, examination frequency,
protective devices and testing of piping systems. In many countries statutory requirements exist, both local
and national, pertaining to the in-service examination of pressure vessels and, where this is so, this Code
should be regarded as being complementary to such requirements.
64
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
British standards
BS 3636:1963
Methods for proving the gas tightness of
vacuum or pressurized plant
Ten methods for application to evacuated plant, seven to pressurized plant. Five involve direct measurement of
quantities but are insensitive or lengthy. Others use search gas and detectors sensitive to such gas. Four use vacuum
gauges which may be able to serve another purpose on plant. Each method describes apparatus, special precautions,
procedure, interpretation of results, working principles, sensitivity. Design of plant; contracts; blockage of capillary
leaks; leak rates of different fluids; worked examples; safety precautions; bibliography; methods of leak location.
British standards
BS 4504-3.3:1989
Types of flanges from PN 6 to PN 40 and in sizes up to DN 1800. Facings, dimensions tolerances, bolt sizes, marking
and materials for bolting and flange materials with associated pressure/temperature ratings.
Circular flanges for pipes, valves and
fittings (PN designated). Specification
for copper alloy and composite
flanges
API
API 570 2nd Edition 1998
Piping Inspection Code
API
Covers inspection, repair, alteration, and rerating procedures for in-service metallic piping systems. Establishes
requirements and guidelines that allow owner/users of piping systems to maintain the safety and mechanical integrity
of systems after they have been placed into service. Intended for use by organizations that maintain or have access to
an authorized inspection agency, repair organization, and technically qualified personnel. May be used, where
practical, for any piping system. Piping inspectors are to be certified as stated in this inspection code.
API 510 - "Pressure Vessel Inspection
Code: Maintenance Inspection, Rating,
Repair, and Alteration"
API RP 572 - "Inspection of Pressure
Vessels"
Addresses the maintenance inspection, repair, alteration and re-rating procedures for pressure vessels used in the
petroleum and chemical process industries.
API
API RP 574 - "Inspection Practices for
Piping System Components, June 1998"
Addresses the inspection practices for piping, tubing, valves (other than control valves), and fitting used in petroleum
refineries and chemical plants.
API
API RP 575 - "Inspection of Atmospheric
and Low-Pressure Storage Tanks"
- Addresses the inspection of atmospheric storage tanks that have been designed to operate at pressures from
atmospheric through 0.5 psig and inspection of low-pressure storage tanks that have been designed to operate at
pressure above 0.5 psig but less than 15 psig.
Health and Safety Executive
Web site
http://www.hse.gov.uk/chemicals/spctechgen33.htm#App2
API
Addresses the inspection of pressure vessels. It includes a description of the various types of pressure vessels and the
standards that can be used for their construction and maintenance.
65
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Tableau 5.2: Guide pour l’application des directives ATEX
Source
Name
Description
Energy Institute
Model Code of Safe Practice
Part 15:
Area Classification Code for
Installations Handling
Flammable Fluids
Model code of safe practice Part 15: The Area classification code for installations handling flammable fluids (EI 15,
formerly referred to as IP 15) is a well-established, internationally accepted publication that provides methodologies
for hazardous area classification around equipment storing or handling flammable fluids in the production,
processing, distribution and retail sectors. It constitutes a sector-specific approach to achieving the hazardous area
classification requirements for flammable fluids required in the UK by the Dangerous Substances and Explosive
Atmospheres Regulations (DSEAR) 2002 and in doing so, provides much more detail than BS EN 6007910 Electrical apparatus for explosive gas atmospheres: Classification of hazardous areas. Note that the scope of EI
15 excludes hazardous area classification arising from dusts.
Practical Guidance for Suppliers
and Operators of Solids Handling
Equipment for Potentially
Explosive Dusts
The purpose is to provide practical guidance to manufacturers, suppliers and operators, when manufacturing,
installing and operating equipment or systems that may require compliance with standards under the ATEX
Directives, particularly in dusty atmospheres. A brief description of the two relevant ATEX Directives is included,
together with their purpose and scope.
Compliance with legislation
implementing the
ATEX Directives.
Pdf document: http://www.shapa.co.uk/pdf/atex.pdf
(leading professional
body for the energy
industries)
http://www.energyinst.o
rg.uk/index.cfm?PageI
D=1005#whatis
SHAPA
(SHAPA has been the
UK's leading specialist
association for the
solids handling and
processing industry
since its formation in
1981)
Bundesministerium für
Arbeit und Soziales
(German Federal
Ministry of Labour and
Social Affairs)
DGUV (Deutsche
Gesetzliche
Unfallversicherung),
(former HVBG)
European commission
http://www.shapa.co.uk/atex.php
TRBS 2152 "Gefährliche
explosionsfähige Atmosphäre"
(Technical Rules on hazardous
explosive atmosphere)
BGR 104: ExplosionsschutzRegeln (EX-RL) – Regeln für das
Vermeiden der Gefahren durch
explosionsfähige Atmosphäre mit
Beispielsammlung (explosion
protection rules with practical
examples)
Guidance on ATEX Directive
94/9/EC
TRBS 2152 (TRBS = Technische Regeln für Betriebssicherheit, Technical Rules on Workplace Safety) describe
rules for protection against hazards from explosive atmospheres in the workplace. If these rules are followed,
compliance with the German Regulations on Workplace Safety and Regulations on Hazardous Substances is
assumed.
TRBS 2152 is referred to in BGR 104, which gives a comprehensive description of the formation and prevention of
hazardous explosive atmospheres, on potential sources of ignition and their prevention, and on constructive
measures to mitigate the effects of explosions. BGR 104 contains a detailed list of practical examples of ex-zones
and safeguards, taking various factors (e.g. ventilation, source strength) into account.
http://ec.europa.eu/enterprise/atex/guide/index.htm
Harmonized guideline: http://ec.europa.eu/enterprise/atex/guide/atexguidelines_august2008.pdf
66/76
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
Considerations PAPERS by the ATEX Standing Committee on How to apply the Directive:
http://ec.europa.eu/enterprise/atex/standcomm.htm
European commission
Guidance on ATEX Directive
1999/92/EC
COMMUNICATION FROM THE COMMISSION concerning the non-binding guide of good practice for implementing
Directive 1999/92/EC of the European Parliament and of the Council on minimum requirements for improving the
safety and health protection of workers potentially at risk from explosive atmospheres:
http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2003:0515:FIN:EN:PDF
[available in other languages, too; search http://eur-lex.europa.eu for COM(2003) 0515 document]
European standard
European standard
European standard
EN 1127-1
Explosive atmospheres Explosion prevention and
protection - Basic concepts and
methodology
EN 60079-10
Electrical apparatus for explosive
gas atmospheres Part 10:
Classification of hazardous areas
EN 61241-10
Electrical apparatus for use in
the presence of combustible dust
- Classification of areas where
combustible dusts are or may be
present
Explosive atmospheres, Fire risks, Explosions, Hazards, Classification systems, Ignition, Surfaces, Flames, Electric
sparks, Gases, Particulate materials, Electrostatics, Electric current, Lightning, Electromagnetic radiation, High
frequencies, Ignitability, Ionizing radiation, Ultrasonics, Chemical hazards, Design, Ventilation, Protected electrical
equipment, Hazardous areas classification (for electrical equipment), Dust, Fire safety, Flame traps, Safety
measures, Instructions for use, Marking, Hand tools, Control equipment, Electrical safety, Risk assessment
The standards EN 60079-10 and EN 61241-10 explain the basic principles of area classification for gases and
vapours and for dusts, respectively. These standards form a suitable basis for assessing the extent and type of
zones, and can be used as a guide to complying with the national requirements towards explosion protection.
However, they cannot give the extent and type of zone in any particular case, as site-specific factors should always
be taken into account
67/76
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
6 Réduction des émissions des usines de gazéification de
biomasse
Tel que cela a été mentionné dans la partie 3.6, des réponses doivent encore être
apportées aux questions suivantes, en prenant en compte les aspects
environnementaux et économiques :
 Quelles techniques de réduction des émissions utilisées dans les applications
de combustion standard peuvent être transposées avec succès aux usines
gazéification de biomasse de petite échelle ? Et ;
 Quelles valeurs limites d’émissions peuvent être atteintes ?
6.1 Techniques de réduction d’émissions
Dans ce chapitre, la description des émissions et des techniques de réduction
d'émission fait référence aux opérations unitaires d'une usine de gazéification de
biomasse décrites dans le chapitre 2.
Les principales voies d'émissions pour les usines de gazéification peuvent être les
suivantes:
Figure 6.1 Principales voies d'émissions pour la gazéification [30]
68/76
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
6.1.1 Stockage du combustible, pré-traitement, transport et alimentation
Une description des émissions potentielles et des techniques de réduction des
émissions pour le stockage et la manipulation de combustibles solides a récemment
été compilée par le Nordic Innovation Centre [31].
Les poussières de combustibles solides peuvent contenir de grandes quantités de
microspores d'actinomycètes (bactérie avec un type de croissance similaire aux
champignons) et de moisissures (champignons à croissance rapide), qui peuvent
trouver dans la biomasse humide (ex. copeaux de bois) un environnement favorable
à leur croissance.
Ces microspores peuvent facilement être inhalées et peuvent causer des réactions
allergiques et des alvéolites. Les spores peuvent devenir des aérogènes lors de la
manipulation de la biomasse.
Un moyen d'éviter la croissance microbienne et de réduire les émissions de
microspores consiste à stocker uniquement de la biomasse sèche (<20%
d'humidité), ce qui empêche l'humidification du matériel stocké. En cas de stockage
en extérieur, il est important d'utiliser les piles (empilements) de combustible ou
matériel brut selon la durée de stockage, le stockage plus âgé devant être utilisé en
premier (principe FIFO: First-in – First-out) [31]. La durée de stockage de la
biomasse humide doit être réduite le plus possible.
Si de larges quantités de biomasse concassée sont stockées dans un espace clos
(ex. silos), des quantités importantes de CO peuvent être formées [31].
Lorsque de la biomasse sèche est traitée mécaniquement ou convoyée, des
poussières peuvent être émises.
L'utilisation de systèmes de convoyage clos peut contribuer à réduire les émissions
de poussières. Tel qu'il a été décrit dans la partie 5.4.1, un bon entretien des locaux
(qui comprend le dépoussiérage) sera un élément clé pour éviter l'auto-inflammation
de couches de poussière sur les surfaces chaudes et prévenir les explosions de
poussières.
6.1.2 Gazogène
Le fonctionnement d'un gazogène à pression ambiante ou à faible sous pression
contribuera en général à prévenir les émissions de gaz du réacteur. Un réacteur
conçu pour éviter les fuites de gaz et les écoulements incontrôlés de gaz du/vers le
réacteur est habituellement requis pour assurer un fonctionnement stable du réacteur
et une bonne qualité du gaz de gazogène.
Les vannes rotatives, trémies à sas à double organe de fermeture ou systèmes
similaires sont souvent utilisés pour prévenir les retours de flamme et les
écoulements de gaz de gazogène du gazogène vers la ligne d'alimentation en
biomasse, évitant ainsi des émissions de gaz de gazogène en cas de perturbations
dans les systèmes de lavage et/ou d'utilisation du gaz.
Pendant la mise en route et l'arrêt du gazogène, la composition du gaz de gazogène
peut ne pas être adéquate pour son utilisation dans un moteur à gaz. Dans ces
situations, ainsi que pendant les périodes où le moteur à gaz est temporairement
indisponible, une torchère ou un dispositif similaire peut être utilisé pour brûler le gaz
de gazogène (cf. chapitre 5.3.2) de façon à éviter son échappement dans
l'atmosphère.
Le retrait des cendres du réacteur peut être une source d'émission de poussières. Si
des cendres riches en carbone sont produites, des mesures supplémentaires seront
requises pour prévenir l'auto-inflammation des cendres au contact de l'air. Les
69/76
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
systèmes humides de retrait de cendre peuvent s'avérer utiles pour atteindre ces
deux objectifs.
6.1.3 Refroidissement et lavage de gaz
À moins que le gazogène ne produise un gaz très propre, le retrait des goudrons et
des poussières du gaz de gazogène sera requis pour permettre un fonctionnement
fiable et sans perturbation du moteur à gaz. Comme décrit dans les chapitres 2.5 et
2.6, le lavage du gaz brut peut être réalisé par une combinaison de cyclones et de
filtres (secs) ou de scrubber (humide), occasionnellement complétée par des
électrofiltres. Cela minimisera la quantité de grosses molécules de goudrons (ex.
hydrocarbures aromatiques polycycliques) dans le gaz à être utilisé par le moteur à
gaz, mais peut ne pas être efficace pour les composés organiques à forte pression
de vapeur (ex. benzène).
Si des quantités importantes d'ammoniac sont présentes dans le gaz de gazogène
brut, leur retrait (lavage du gaz à l'eau) sera requis pour prévenir la formation de
fortes concentrations de NOx dans le moteur à gaz.
Si des résidus liquides sont produits dans l'unité de lavage des gaz qui contiennent
des quantités significatives d'hydrocarbures, ceux-ci peuvent être réinjectés dans le
gazogène ou autres unités pour leur conversion thermique. Si les liquides sont
composés en grande partie d'eau, ils peuvent être traités à l'aide de filtres à charbon
actifs avant d'être déversés dans le système d'égout. Autrement, il peut être
nécessaire de traiter ces liquides comme des déchets destinés à être traités hors
site.
6.1.4 Fonctionnement du moteur à gaz et du lavage des gaz
d'échappement
Le bruit et les gaz d'échappement constituent les sources d'émission les plus
importantes d'un moteur à gaz. Les émissions sonores des machines sont limitées
en installant le moteur à gaz dans un local séparé équipé de panneaux d'absorption
phonique et en utilisant des silencieux sur l'alimentation en air et les lignes de gaz
d'échappement.
Les émissions de gaz d'échappement ont été décrites dans les chapitres 2.7 et 2.8.
Le traitement des gaz d'échappement via diverses techniques, impliquant des
convertisseurs catalytiques et la postcombustion, est possible pour la réduction d'un
composé unique des gaz d'échappement (ex. CO, NOx, benzène, hydrocarbures non
brûlés).
Une expérience à long terme de l'efficacité et de la durée de vie des convertisseurs
catalytiques utilisés dans les BGP n'est pas encore disponible. La durée de vie des
catalyseurs est fonction des poisons catalytique potentiels (ex. métaux lourds,
composés alcalins, etc.) qui peuvent réduire l'activité de la couche catalytique.
À cause du phénomène de "gas slip" dans les moteurs à combustion interne, une
fraction (environ 1%) du gaz de gazogène peut passer dans le moteur sans être
brûlée. De plus, la combustion des composés azotés (ex; ammoniac) produira des
NOx. Cela peut être réduit par un fonctionnement du moteur avec un mélange de
gaz pauvre (i.e. concentration en oxygène du mélange gaz/fuel relativement élevée),
ce qui peut réduire la température des gaz d'échappement.
Cependant dans ces conditions, les émissions de CO ont tendance à augmenter.
Certains composés du gaz de gazogène peuvent donc nécessiter une combinaison
70/76
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
de techniques de lavage de gaz pour le gaz de gazogène et les gaz d'échappement
de façon à réduire les émissions de gaz à un niveau acceptable.
6.2 Valeurs limites d'émission
Dans la plupart des pays Européens, les législations nationales qui contiennent des
valeurs limites d'émission pour les moteurs à gaz ne traitent pas en particulier des
moteurs alimentés en gaz issus de la gazéification de la biomasse. Les permis
environnementaux dans ces pays sont établis sur les valeurs limites d'émission qui
ont été établies dans des réglementations émises pour d'autres types de
combustibles (ex. biogaz).
Le fait que les valeurs limites d'émission établies pour d'autre gaz dans ces
réglementations reflètent la meilleure technique disponible (BAT) à présent pour la
réduction des émissions des moteurs à gaz alimentés en gaz issus de la
gazéification de la biomasse reste ouvert à la discussion. Certains paramètres clés
des procédés utilisés sont différents. Par exemple, la composition en CO du gaz, et
donc les valeurs limites d'émission basées sur les techniques disponibles et
prouvées de combustion standard (ex. gaz sans CO) peut ne pas être applicable aux
BGPs de petite échelle.
De plus l'efficacité à long terme des techniques de réduction des émissions fait
encore l'objet d'études. Il sera donc nécessaire de déterminer des valeurs limites
d'émission appropriées pour les BGPs de petite échelle à partir de l'expérience
acquise par les usines en fonctionnement et par les mesures réalisées au niveau de
ces usines.
6.2.1 Valeur limites d'émission au Danemark
Au Danemark, des valeurs limites d'émission spécifiques aux moteurs à gaz
alimentés en gaz issus de la gazéification de biomasse (classée comme déchet) ont
été établies en 20058. Ces valeurs limites d'émission pour NOx, hydrocarbures nonbrûlés, CO, et odeurs sont présentées ci-dessous (état de référence: gaz
d'échappement sec dans des conditions standards, 5% O2, excepté pour les odeurs
– composition réelle en O2):
 NOx: 550 mg/m3
 UHC: 1500 mg C/m3 (valide pour 30% d'efficacité électrique)
 CO: 3000 mg/m3
 odeur: 20000 unités d'odeur /m3
Dans des applications de combustion, la concentration en CO des gaz de
combustion est souvent utilisée comme un indicateur de l'efficacité de la combustion
8
BEK 621 of 23/06/2005 (Order about limitation of emission of nitrogen oxides, uncombusted
hydrocarbons, carbon monoxide etc. from engines and turbines)
71/76
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
'facile à mesurer'. Une attention particulière est également portée à la limitation de
substances dangereuses telles que les hydrocarbures aromatiques polycycliques.
Au Danemark, des mesures réalisées au niveau des gaz d'échappement de moteurs
à gaz utilisés dans des usines de gazéification de biomasse faisant l'objet d'une
exploitation commerciale [32] ont montré des niveaux d'émissions d’hydrocarbures
aromatiques polycycliques très faibles, quelle que soit la composition en CO des gaz
d'échappement qui est principalement causée par des phénomènes de "gas slip"
dans le moteur. Par conséquent, une valeur limite d'émission de CO relativement
élevée a été fixée par la réglementation Danoise pour les moteurs à gaz fonctionnant
avec des gaz de gazogènes (Pour la combustion du gaz de gazogène, les valeurs
limites d'émission danoises sont considérablement plus faibles).
Une valeur limite pour les émissions olfactives ont été introduites au Danemark
suites aux problèmes d'odeurs (venant des aldéhydes) liés aux gaz d'échappement
des moteurs à gaz alimentés en gaz naturel [32].
6.2.2 Valeur limites d'émission en Allemagne
En Allemagne, les réductions d'émission requises pour les BGPs, établies dans les
procédures d'autorisation, dépendent des facteurs suivants:
 du fait que la construction et l'exploitation de l'usine soient sujets à l'obtention
d'un permis selon la réglementation sur le contrôle des émissions (permis
environnemental) (ce qui est le cas des BGPs de 1 MW ou plus)
 du fait que l'usine n'a besoin que d'un permis de construire.
Selon la législation Allemande, l'exploitation d'une usine sujette à un permis
environnemental ne doit ni causer des effets néfastes sur l'environnement ni causer
des émissions excédant les valeurs limites (comme stipulé par ex. dans la Directive
sur la Qualité de l'Air Ambiant 2008/50/CE et dans le guide administratif Allemand
sur l'évaluation des odeurs dans l'air ambiant). Les émissions d'une BGP en
association avec d'autres sources d'émission (ex. trafic routier, combustion du bois)
ne doivent pas résulter en une concentration en benzène dans l'air ambiant excédant
5 μg/m³ (moyenne annuelle) dans la zone d'influence de la BGP. Pareillement, les
odeurs spécifiques à l'usine ne doivent pas être perceptibles pendant plus de 10%
des heures de fonctionnement par année (ou 15 %, dépendant du type d'utilisation
des sols). De plus, des mesures de réduction des émissions basées sur les
meilleures techniques disponibles (BAT) sont requises.
Dans l'objectif de limiter les émissions de gaz d'échappement des moteurs à gaz, les
autorités allemandes en charge de la délivrance du permis stipuleront les valeurs
limites d'émission listées ci-dessous, découlant des exigences de la TA-Luft9 pour les
moteurs à gaz alimentés au biogaz:
 Monoxyde de Carbone (CO): 650mg/m³
9
"Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft)"; Technical Instructions on Air
Quality Control, July 2002
72/76
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
 Oxydes d'azotes (NOx), établis tel que NO2: 500 mg/m³
 Formaldéhyde (HCOH): 60 mg/m³
 Benzène: 1 mg/m³
 Poussières: 20 mg/m³
L'expérience a montré que même des concentrations en benzène inférieures à 3
mg/m3 dans les gaz d'échappement purifiés nécessiteront l'usage de quantités de
catalyseurs oxydants relativement importantes. Par conséquent, la valeur de 1
mg/m3 pour le benzène est actuellement considérée comme valeur limite d'émission
par de nombreuses autorités.
Comme mentionné plus haut, l'exploitant d'une usine non sujette à un permis
environnemental en Allemagne doit s'assurer quelconque e effet néfaste sur
l'environnement, qui puisse être évité en utilisant les meilleures techniques
disponibles (BAT), sera évité et que les effets néfastes inévitables soient maintenus
à un niveau minimal via des mesures de réduction d'émissions basées sur les BAT.
L'existence d'effets négatifs sur l'environnement (ex. émissions de benzène ou
d'odeurs) dépendra essentiellement [33]:
 du débit de gaz d'échappement et de la concentration des émissions dans ce
gaz ;
 de l'altitude à laquelle le gaz est relâché dans l'atmosphère et du fait que ce
dégagement de gaz soit localisé ou non dans de l’air en écoulement libre (non
perturbé) ;
 de la distance du voisinage ;
 de la fréquence à laquelle du gaz de gazogène qui ne peut pas être utilisé par
le moteur à gaz (pendant la mise en route ou l'arrêt de l'usine) est relâché
dans l'atmosphère sans être brûlé ;
 de la qualité de l'étanchéité des équipements contenant des substances à
fortes odeurs (gaz de gazogène brut, liquide de lavage des gaz, résidus
goudronneux)
Selon une recommandation donnée par la German Environmental Agency10 [33],
l'autorité en charge de la délivrance du permis peut en général supposer sans
examen supplémentaire qu'une BGP ne causera pas d'effets néfastes sur
l'environnement liés aux émissions de benzène si ces émissions n'excèdent pas un
débit massique de 5 g/h stipulé dans la section 4.6.1.1 du TA-Luft concernant des
émissions diffuses. Ce sera le cas des usines de moins de 100 kWe (correspondant
à un débit de gaz d'échappement inférieur à 500 m3/h dans des conditions standard
de température et de pression) si la concentration en benzène dans le gaz
d'échappement purifié est inférieure à 10 mg/m3, garantie par exemple en utilisant un
catalyseur oxydant.
En général, des conditions supplémentaires devront être remplies, par exemple:.
 obtention d'un certificat délivré par le constructeur affirmant que:
10
Recommendation by the Bavarian Environmental Agency (LfU Bayern)
73/76
GASIFICATION GUIDE
Principes de bonnes pratiques de conception
◦
Le design (conception) de l'usine permettra d'atteindre une concentration
en benzène inférieure à 10 mg/m³ (vérification par des mesures réalisée
par un organisme habilité),
◦ Le gaz de gazogène non utilisé par le moteur à gaz sera brûlé avec les
mesures de sécurité adéquates, la concentration en CO des fumées inférieure
à 2 g/m³ (vérification par des mesures qui peuvent être réalisées lors des
opérations de ramonage en Allemagne), excepté pour les opérations de mise
en route ou d'arrêt de moins de 5 minutes une seule fois par semaine, et ;
◦ Aucun développement supplémentaire de la BGP, impliquant des
opérations de mise en route ou d'arrêt supplémentaires, ne sera nécessaire.
 Contrôle annuel du bon fonctionnement du catalyseur (réduction en CO > 70
%), vérification faite par des mesures de la concentration en CO en amont et
en aval du catalyseur (peut être réalisé lors des opérations de ramonage en
Allemagne).
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GASIFICATION GUIDE
Références
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